电梯等设备的电气保护主要由电机保护器实现，但电机电流间接保护有一定的保护范围，如电梯料斗脱落等故障。本文分析了电机保护器保护的局限性，并介绍了优化的保护措施。

1电机保护器的主要保护功能

1.1短路保护

短路保护主要针对电机电缆或绕组的短路故障。短路保护动作逻辑见图1。任何一相电流**过设定值应立即保护动作，因此电流定值一般为额定电流5~7倍，动作延迟0s。电梯在运行过程中几乎不可能达到相应的整定电流，因此这种保护只能保护电机，而不能保护电梯的其他部件。

短路保护动作逻辑图1

1.2过载保护

过载保护是指电机电流**过电机负载能力，经过一定延迟启动的保护动作。动作逻辑见图2。电流定值一般设置为电机的额定电流1.1~1.3倍，延时20~60s。该保护主要也是保护电动机，对提升机其他部件保护作用不大。

图2过载保护和过载保护动作逻辑

1.3过负荷保护

过载保护是指在负载设备（电梯）**过正常负荷后启动的保护动作，其动作逻辑与过载保护相同，电流定值为正常运行负荷下的电流1.1~1.3倍，根据负载特性延迟20~60s。该保护是对负载设备**过正常运行电流的一种保护，可在一定范围内保护负载设备。

1.4堵转保护

堵塞转移保护是指在电机或负载设备出现堵塞转移故障后启动一定延迟的保护动作。动作逻辑见图3。电流定值一般设置为电机的额定电流3~5倍，延时1~10s。不同于过载和过载保护，电机启动后才会投入保护功能，*考虑电梯重载启动对定值的影响。同时保护电机和负载设备。

图3堵转保护动作逻辑

2存在的问题

1）过载定值不合理

由于重载启动等特殊情况，设备制造商在选择电机时会考虑重载下的启动能力。例如，电梯的正常运行电流是100A，空载启动200A，但是，可以实现重载启动500A，那么就需要以500A选择额定电流作为选择的依据200A拖动电机。

但在计算保护定值时，设备未投入运行，因此过载保护一般以电机额定参数为计算依据。一般来说，过载系数在1.1~1.3在两倍之间，重载启动设备通常会取值1.3倍，额定电流为200A电机过载电流值为260A。由于过载是电流的低倍数保护，以防止正常负载波动引起误动作，因此通常会延迟动作20~60s时间过长。

2）可优化堵转保护

堵转保护一般用于设备严重堵塞或电机堵塞，因此电流定值设置一般较大，不能保护一些较小的故障。但是，我们可以利用电机启动后的特点，进一步优化定值，而不考虑电机启动电流的影响。

3）负载设备保护过于依赖于电机保护器不同于风扇、水泵等单一设备，电梯或胶带机是相对复杂的设备，部件（如料斗、辊等）故障，往往反映电流特性较小或传输时间较长，但对设备的损坏较大。所以它可以使用DCS监控软保护。

3案例分析

年6月10日23时56分，4线烧成车间窑电梯料斗脱落。故障期间给料量和电机电流变化见图4。由于个别料斗脱落，电流上升后迅速下降，电机保护器未移动。故障发生过程分析如下：

(1)电流23:56:10145A，投料477t/h，料斗开始脱落，导致刮擦。

(2)电流23:56:50158A，投料478t/h，电流开始迅速上升。

(3)电流23:56:55297A，投料477t/h，瞬间卡涩严重，电流上升至297A，中控开始减料。

(4)23:57:22132A，投料50t/h，减料至低点后，中控开始重新投料。

(5)电流23:58:04261A，投料284t/h，中控重新投料至450t/h左右后，电流二次快速上升，电流上升到261A，磁耦合器过载保护启动，电流迅速下降至72A左右。

(6)电流23:58:3272A，投料54t/h，中控重新开始投料，但是磁力耦合器已过载脱开，电动机运转但提升机未运转，所以电动机电流不会增长。

(7)00:04:27，电流73A，投料43t/h，停止投料。

(8)00:06:06，电流73A，投料0t/h，停提升机。

电机保护器主定值见表1。

表1电机保护器的主要定值

从实际故障电流和电机保护器定值来看，整个过程只在3#点位的电流297A**过过载荷保护定值276A，但故障电流持续时间不足1s，持续时间不**过负载保护的固定值，因此保护器跳闸出口不输出。

4定值优化和保护模式

1）定值优化

电机保护器只能保护过载保护和堵塞转移保护，但只要保护器通电，过载保护就会投入使用。为了避免重载启动，需要长时间延迟，因此不能长时间保持高电流故障。

堵转保护功能的主要特点是电机启动后可以投入使用，因此*考虑启动的影响。4#入窑提升机堵转保护电流定值改为200A，时间定值改为2s，因此，有两个电流峰值可以启动此故障的保护动作。一次以上200A电流持续时间为4s，二次**过200A电流持续时间为6s，见图5。

图5部分电流峰值

由于保护器电流不能根据产量实时调整，在不同工况下的保护范围可能会有所不同，如6月10日4#线入窑提升机未投料故障，空载电流66A 故障电流上升150A=216A，但是**过200A维护时间不足1s，因此，电机保护器仍然不会移动。

2）DCS系统电流保护

引用DCS电流保护作为补充保护措施。DCS根据投料量与提升机电流的对应关系，可实时进行分段保护，不同的投料量对应不同的保护定值。

根据前期4#窑点火投料，计算投料量与提升机电机电流的对应关系，乘以1.3倍可靠系数（1.1~1.3），获得保护电流定值，并延迟2s防误动。详见表2。

表2DCS保护电流定值

验证6月10日晚的故障，当晚的投料量477t/h，在相应的关系表中480t/h，保护电流188.5A，延时2s。

根据电流波形图(见图6)，两次电流**过188.5A时间分别是5s和8s，完全满足保护动作条件，因此在一次电流峰值23:56:55时已经动作，比磁耦合器(23:58:05)早。1min10s，早于中控停机(00:06:08)9min13s。

图6电流波动趋势

5安科瑞智能电机保护器介绍

5.1产品介绍

智能电机保护器(以下简称保护器)采用单片机技术，具有抗干扰能力强、工作稳定可靠、数字化、智能化、网络化等特点。保护器可以保护电机运行过程中的过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵塞、堵塞、外部故障等。SOE故障记录功能，方便现场维护人员查找故障原因。适用于煤矿、石化、冶炼、电力、民用建筑等领域。该保护器具有RS485远程通信接口，DC4-20mA模拟输出，方便和PLC、PC网络系统由控制器组成。实现电机运行的远程监控。

5.2技术参数

5.2.1数字电机保护器

5.2.2模块化电机保护器

5.3产品选型

说明：“√表示有，■表示可选。

6结束语

电机保护器的主要目的是保护电机。负载设备可以在一定程度上保护过载和堵塞保护，但范围有限，特别是对复杂设备单元的故障保护。因此，可以引入DCS系统在不同工况下找到正常运行电流，计算出合理的保护值，进行分段保护，可以更准确地保护负载设备。