智能MCC控保装置

2.1 产品概述:
     ZT-MKB型智能MCC(Motor Control Center)控制保护装置是在总结国内大量电气系统典型设计经验的基础上,为适应电气系统二次设备智能终端化的趋势,针对MCC回路的设计特点推出的新一代数字式、强抗干扰型智能MCC控保装置。
     在以塑壳断路器(MCCB)+ 接触器(C)+ 热继电器(TR)为供电元件的典型MCC供电回路中,以控制/联锁开关、按钮、继电器、变送器、测量仪表、信号灯等作为实现控制、保护、联锁、测量、信号功能的传统设计,工作量大且MCC柜体生产厂需时时与设计相协调,其结果一是造成设计与生产效率低;二是增加用户现场维护工作量;三是设备与技术发展不相匹配。
ZT-MKB型智能MCC控保装置的推出:
☆ 由于其完善的控制、保护、联锁、测量、信号等功能、采用的通用化设计理念,极大提高了设计与生产效率,同时降低了用户现
     场维护工作量。
☆ 由于其高度集成化、智能终端化的设计思想,真正意义上满足了现代控制系统对现场执行元件的要求。

2.2 产品主要特点
☆ 装置不需要直流电源。在操作电源消失时,能够及时而充分满足电压恢复自启动功能、事故报警输出功能及通讯功能。
☆ 解决了热继电器和MCCB过载保护不能模拟MCC负荷的电特性和热特性的缺憾,在节省热继电器、简化MCCB构造的基础上,能更好地
     保护用电设备。
☆ 解决了MCCB瞬时脱扣器对长距离供电电动机端单相接地保护灵敏度不够的问题,省却了以往针对该问题单独加装单相接地保护的
     手段。
☆ 具有丰富的联锁功能。可以解决复杂的工艺联锁(如电动机间的联锁、电动机与液位、温度等物理量的联锁),现场在不使用继
     电器搭接逻辑的前提下,可以实现非常复杂的联锁。
☆ 解决了由于传统二次分离元件的原因使MCC抽屉单元盲目加大的弊病,设计前便可精确地规划MCC配电柜,保证了二次图纸的设计
     进度和图纸修改不会影响MCC柜体的规划和生产,加快了工程进度、提高了生产效益。
☆ 为过程自动化系统(如:DCS、SCADA)提供了一个优秀的智能终端,节省了大量二次电缆和I/O设备,在降低了整个监控系统造价
     的基础上,提高了系统的可靠性。

2.3 装置功能
控制功能
☆ 就地/远方硬手操
     装置面板上设有就地控制按钮,通过面板上的控制按钮可以方便地对电机实施启、停控制;另外通过装置的外接端子,可以实现
     电动机的远方硬手操的启、停控制;

☆ 软手操
     通过现场通讯总线方式或I/O方式,可以实现对电动机的远方软手操的启、停控制;

☆ 就地/远方选择
     装置面板上设有远方和就地选择开关,可以实现远方和就地控制的互为闭锁;

☆ 工作/备用选择
     工作/备用选择开关的设置可方便地实现工作电机与备用电机的选择。
     装置可以对一台或两台接触器进行控制(1XXXX型控制一台、2XXXX型控制两台),用户只需将相应接触器的线圈连接至
     装置对应端子即可。当控制两台接触器时,内部继电器设有互锁回路,可以安全可靠的实现电动机的双速或正、反转运
     行。

联锁功能
☆ 5路可编程输入
     装置设有五路可编程输入,与工艺有联锁要求的一些量可以通过这些端子实现与电动机的联锁控制。这些联锁输入端子接受外来
     信号均为无源接点方式,且信号传输均采用交流220V输送模式,信号传输距离远且简单、可靠,节省用户费用,便于工程设计。
     可编程输入可以实现电动机的启、停控制。另外,每个可编程输入可以单独设定输入延时,方便用户工程设计。

☆ 1路可编程输出
     一路可编程输出可定义为任意一路可编程输入或接地保护动作信号或4—20mA输入信号代表的实际物理量。

保护功能:
   过热保护及过热禁止再启动保护
     过热保护实现了电动机堵转、过载、缺相、不平衡等保护。装置用数字方法建立电动机的发热摸型,在各种运行工况下,对电动
     机提供准确的过热保护。考虑到正、负序电流的热效应不同,在发热模型中采用热等效电流Ieq,其表达式为:
           式中,K1=0.5(电动机启动时间内)
                 K1=1  (电动机启动结束后)
                 K2=6
K1随电动机启动过程变化,为的是躲过电动机的启动电流,K2用于改变反应负序电流在发热模型中的热效应,由于负序电流在转子中的热效应比正序电流高很多,比例上等于在两倍系统频率下转子交流阻抗对直流阻抗之比。根据理论和经验,本装置取 K2=6
电动机的积累过热量为:


式中, :积累过热量计算间隔时间,本装置取 =0.1S

电动机的跳闸过热量基准值 为:
式中, :电动机的发热时间常数

 时,过热保护动作。 表示电动机已达到热平衡,无积累过热量。

当电动机停运,电动机积累的过热量将逐步衰减,本装置按指数规律衰减过热量,散热时间常数Tsr一般为4倍的电动机发热时间常数Tfr,即认为Tsr时间后,电动机又达到热平衡。

当电动机因过热被切除后,本保护即检查电动机的过热状态,当 时,保护出口继电器不返回,禁止电动机再次启动,避免由启动电流引起过高温升,损坏电动机。紧急情况下,如在过热状态下须启动电动机,可以按装置面板上的“取消”键,人为清除热记忆值。
表一:电动机过载时过热保护的几组动作时间(单位:秒)(整定发热时间常数可以获得更多的动作曲线)。

过热保护动作时间参考表

☆   接地保护
     对于较长距离供电、中性点为大电流接地系统的低压电机机端发生单相接地时,MCCB瞬时脱扣器的保护灵敏度往往不够,为此本
     装置设置了接地保护功能。

☆ 电压恢复自启动功能
     智能MCC控保装置设有电压恢复自启动功能。当电动机回路断电时,只要在用户设定的时间之内电动机回路恢复供电,智能控保装
     置可以实现电动机的自动恢复运行。

输出信号
☆ 装置故障信号
☆ 装置失电信号
☆ 事故报警信号
☆ 允许远方操作信号

测量功能
☆ 测量显示IA、IB、IC、I0、并追忆过热状态下的正序电流、负序电流、过热百分比;
☆ 通过4~20mA输入接口测量现场接入物理量并实现显示或用户要求的其它功能(如:接入温度量可实现超温保护);
☆ 4~20mA输出代表IA

通讯功能
☆ 可通过ProfiBus-DP工业现场总线实现系统组网;

☆ 可通过RS485通讯接口,以ModBus@RTU通讯协议实现系统组网。

2.4 装置型号及功能定义
     智能MCC控保装置型号表示方式及型号意义如下:
     ZT-MKB-a b c d e

 
    举例如下:控制单台接触器,无420mA输入接口,无通讯功能,电机功率为20kW,无420mA输出接口,则型号表示为:ZT-MKB-10020;控制两台接触器,无420mA输入接口,无通讯功能,电机功率为10kW,有420mA输出接口,则型号表示为:ZT-MKB-20021。

2.5 装置示意图
1)   装置面板示意图

2)   面板硬件设置及说明
     LED显示窗
为6位LED显示窗口,运行时显示电机电流及电机的热状态,其中电机的热状态,以百分比形式显示,当电机达到热平衡状态时,此值显示为0;当此值为100时,表示电机已达到设定的过热状态,过热保护动作。
     指示灯从上至下为:
运行——电动机运行时常亮(红色);
停止——电动机停止时常亮(绿色);
过热——过热保护动作后常亮(红色),事故信号复归后熄灭;
接地——接地保护动作后常亮(红色),事故信号复归后熄灭;
联锁启动——电动机在备用状态下被联锁启动,此灯闪烁(红色),提醒运行人员将“工作/备用”选择开关转换为工作状态;
装置故障——装置自身发生故障时,装置故障灯常亮(红色),装置正常后,此灯自动熄灭;
通讯——装置在ModBus通讯方式下,面板上标识为“通讯”,装置在正常通讯时此灯闪烁(红色)。
     触摸键盘共包括6个键,分别为:“+ 、、选择、确认、取消、复位”。“+、-”键用来改变定值参数的大小,“选择”键用来选择不同的设定功能,“确认、取消”键用来确认或取消某项操作,“复位”键用来重新启动装置。另外“取消”键可以用来复归事故信号,当电机发生故障时,事故信号将维持自保持状态,只有复归事故信号后,才能恢复对电机的正常操作功能,除此之外使用可编程输入或现场总线的通讯功能也同样能复归事故信号。
     按钮:装置面板上设有就地控制按钮,红色:电动机启动按钮,绿色:电动机停止按钮。对于双速或正、反转电动机启动按钮存在两个:启动A、启动B。
     工作/备用选择开关:装置面板上设有工作/备用选择开关,用来设定电机为工作状态或备用状态。当两台电机或多台电机存在工作和备用关系时,须要将电机设为工作或备用状态。
     远方/就地选择开关:装置面板上设有远方/就地选择开关,用来进行远方和就地的互为闭锁的切换。当此开关打到“就地“位置时,装置面板上的控制按钮可以用来控制电动机的启动和停止,远方控制功能失效(指装置端子引出的外接控制按钮,不包括可编程的输入联锁功能和基于现场总线的控制功能),当此开关打到“远方”位置时,装置可以进行远方控制(指装置端子引出的外接控制按钮,包括可编程的输入联锁功能和基于现场总线的控制功能),装置面板上的控制按钮失效。

3)  装置在柜体面板上的开孔尺寸为140mm83mm(宽高)
装置外形示意图
 
 


    装置电流量输入采用外附式穿芯CT,现场安装时将三相电源穿过外附CT,然后将输出电缆插头与装置电流互感器输入插座连接即可,ZT-MKB智能MCC控制保护装置标准配套CT1适用于容量1kW以下电动机,电流测量范围为020A,精度等级为0.5级,CT1外形示意如下图:


CT2外形示意如下图:


CT3外形示意如下图:

4)   端子排图∶

2.6 设计与接线
1)  装置典型接线图

2)  输出接点容量表


3)  电源输入(X1-2、X1-5)
     ZT-MKB输入电源为交流220V,功耗小于2W,电源输入端子为X1-2和X1-5。X1-2用来连接电源相线(L),X1-5用来连接电源零线
    (N)。

4)  固定输入与可编程输入
     装置具有三路固定输入。X1-6、X1-3、X1-4用来连接远方控制按钮,从而实现远方硬手操的功能。X1-6为远方停止,设计时在此
     端子与电源N线间连接一常闭按钮(不连接按钮时,将此短接);X1-3、X1-4为远方启动A和远方启动B的输入端子,设计时在输入
     端子和电源L线之间连接一常开按钮,即可实现远方启动的功能。

     装置具有五路可编程的输入。可编程输入可以完成与电动机的联锁控制功能。

5)  模拟量输入(X3-3、X3-4)
     模拟量输入接受的是420mA输入信号,这个信号可以用来进行过程控制或信号测量,通过设定信号的幅值也可以实现基于此信号
     的电动机保护或报警功能。X3-3(-)和X3-4(+)之间阻抗为150。

6)  接地(X1-1)
     X1-1为ZT-MKB接地端子,工程设计时应将此端子可靠连接于系统大地。

7)  通讯
     ZT-MKB通讯方式有两种,XX1XX型为ProfiBus-DP方式;XX2XX型为ModBus方式。
     在使用ModBus的工程中推荐使用屏蔽电缆,屏蔽电缆的屏蔽层应可靠接地。网络连接示意如下图: