为什么要对电动机的进行短路故障保护？电动机短路故障有什么特点？

一、为什么要对电动机的进行短路故障保护？电动机短路故障有什么特点？

电动机的短路故障是比较严重的一种故障，危害性很大。

短路故障包括定子绕组的相间短路和一相绕组匝间短路。定子绕组的相间短路是电动机最严重的故障，它会引起电动机本身的严重损坏，使供电网络的电压显著下降，影响其它用电设备的正常工作。一相匝间短路是较常见的短路故障，该故障初期仅表现为三相电流不对称，使故障相的相电流增大，严重的情况会导致匝间线圈绝缘全部烧毁，使电动机的一相绕组全部短接。此时，负载星形联接的非故障相将承受线电压，负载三角形联接的将产生相间短路，这会使电动机遭受严重损坏。电动机相间短路故障最明显的特征是三相供电线路的故障相会出现大电流，危害性很大，应进行速断保护。短路保护的整定值应大于电动机最大稳定启动电流，一般取电动机额定电流的8～lO倍。在进行短路保护时，通过检测电动机A，B，C三相线电流来实现，超过整定值后，直接进行断电保护。短路保护的原则是，当在一定时限(当然很短)内检测到三相最大电流超过电动机额定线电流K倍时（K为短路过流倍数，一般取8～10)，就认为电动机有短路故障，应进行速断保护。

二、短路与过载保护的区别？

从根源上，短路保护是为了防止发生短路故障造成的过流损坏电气设备，而过载保护是为了防止电气设备长时间超负荷运行造成的热累积损坏设备。

而在实现方法上。

对于低压电路来说，过载保护一般使用热脱扣器或者保险丝，原理都是当电流通过后产生的热量累计速度大于散热速度，逐渐累积的热量达到整定值的时候，热脱扣器金属片受热变形打击牵引杆断开电路，保险丝达到熔点熔断切断电路，区别在于热脱扣器的热反应可逆，复归牵引杆后可继续使用，保险丝熔断后需要更换。

这两者本质都是一种反时限保护，当累计热量Q=（热系数×电流平方×电阻-散热功率）＞整定热量Qzd时动作，热系数、电阻、散热功率几乎都是常数，随着电流越大，动作时间越短。

低压电路的短路保护一般使用电磁脱扣器，将电路引出串联绕成一个电磁铁，配合一个被弹簧拉住的衔铁，磁场强度和电流大小正相关，电流越大，对衔铁的吸引力越强，当吸引力大于弹簧拉力时，衔铁被吸引移动，带动传动机构断开被保护电路。这本质是一个定动作值的保护，另外通过传动机构或者继电器可以设置延时，实现定时限保护。

对于高压微机保护来说，通过电磁感应的互感器将大电流大电压变为较小的二次值，经过采样板卡模数转换成一个个离散的瞬时电流值，每次中断函数启动，程序都会读取当前时刻往前20ms（一个周期）所有离线点的数值，通过傅立叶变换计算出当前时刻的全波有效值，进行下一步的运算（部分要求快速动作的保护会取半波有效值）。

得到了数字化有效电流，保护装置会与装置中的整定值进行对比，若当前时刻的有效值大于整定值，会先判断为保护启动状态，当有效值持续大于整定值，程序内部计数器会不停计数，计数器达到整定的延时后，就会发出跳闸命令，使出口继电器励磁出口跳闸信号。

跳闸信号会发送到断路器的二次操作箱，操作箱的跳闸继电器励磁后，其触点会导通分闸回路，使分闸线圈励磁，分闸铁芯被吸和，释放弹簧锁扣，断路在弹簧作用下快速断开，断开后，因为高压短路故障时短路电流很大，即使断路器拉开数米的断口，依然会有电弧持续，这时灭弧室会喷出SF6气体将电弧熄灭。

这里的保护原理是短路保护的定时限过流保护，对于过载保护来说，高压电路一般会设置一个定时限过负荷告警和一个反时限过流保护。

定时限过负荷告警和定时限过流保护的原理相同，只是不出发跳闸，而是触发告警信号，通过外部监控装置出发远方后台告警。

反时限过流保护的实现原理有两种，一种是使用IEC反时限函数，一种是分段热累积。

IEC反时限函数的保护，在保护启动后会将电流有效值带入函数中计算动作时间，常用的一种计算公式如下:

Tp、Ip为整定的基准时间和基准电流，3I0是电流有效值（这里是反时限零序过流保护的公式，一时找不到其他的），除此之外IEC反时限还有其他多种公式，根据情况使用（具体什么情况就涉及本人的知识盲点了）。

得到动作时间后，其他的和定时限过流保护一样，计数器时间达到动作时间后动作，值得单独提一下的是，如果在动作前，电流持续上升，会不断计算新的动作时间，而动作时间只会变短，不会变长（但这个不绝对，不同继保厂家可能有不同的做法）。

另外有一点是，在计数过程中，保护程序会设置返回和防抖，当电流值小于定值的返回系数倍数（常是0.95倍），且大于防抖时间，则保护启动就会返回，计数器清零，而防抖时间的设置是为了防止外部干扰造成的不正确返回。

分段热累积取当前瞬时电流值，计算保护中断时间内的发热量，比如保护中断程序的频率是1ms一次，那么就认为当前瞬时电流是1ms内的电流平均值，计算1ms的热量，发热量减去散热量得到本次的累计热量，累加到总热量中，当总热量数值＞整定热量时，保护动作出口触发跳闸。

对于高压电路短路故障来说，过电流保护并不是一个很好的保护，过去的继电保护采用三段式过流保护，以一段高定值低延时的过流保护作为主保护，其余各段与相邻线路配合，但一段过流保护不能保护线路全线（具体原因不展开），且随着高压电网趋向于多电源供给，过流保护的定值配合也存在困难。

目前使用最广泛的是差动保护，其基本原理是基尔霍夫电流定理——电路中任一个节点，在任一时刻，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。

一条线路、一台变压器、一条母线，都可以看做电路中没有分支的一个节点，为了便于理解，以只有两段的线路为例。

保护装置采集线路两段的电流（线路会涉及两端的通信交互，这里也不展开了），将两者作“差”（实际上计算的是矢量和，但也不展开了），得到差动电流，正常情况下差动电流应为0，当线路上出现短路故障，有了新的支路，仅计算两侧的差流就不再为零，当差流满足差动判据时则保护动作。

这里的判据有两条，一条是差动电流Id＞启动电流定值Icdqd，一条是差动电流Id＞制动系数k ×制动电流Ir，两条判据同时满足保护动作（差动保护启动原理和过流保护不一样，但不展开了）。

制动电流Ir其数值为两侧电流的“和”（标量和），其值总是大于或等于差动电流。制动电流判据的引入是为了防止在区外故障时造成的保护误动。

当线路外侧发生故障时，电源侧会通过输电线路提供很大的短路电流Ik至故障点，而线路两段的电流在叠加上Ik之后会大幅增大，但两者的大小方向相同，因此差动电流仍为0，但此因为线路两侧采用的是不同的互感器，总会存在误差（还有其他原因造成的误差），误差在电流比较小时不明显，但当区外故障电流很大时，误差的值也会跟着增大，当误差造成的差动电流＞启动电流定值时，如果仅设置这一条判据，那么差动保护就会误动。

而引入的制动电流，当发生区外故障时，其值约等于两倍短路电流Ik（正常运行的电流相比短路电流可以忽略不计），Id＞k×Ir的判据则需要差动电流＞2k倍的短路电流，保护才能动作，一般会取k为0.5-0.6，因此能有效的防止区外故障时差动保护的误动。

其最终的动作特性曲线图如下:

以上的差动保护叫做比率差动保护，是基本的差动保护，一般的比率差动保护计算使用的是电流有效值，因此在计算有效值时，至少需要20ms以上才能动作，对于一些需要更快速动作的电气设备，差动保护的动作速度太慢。

为此还有采样值比率差动，其取电流瞬时值计算出差动电流和制动电流，当满足比率差动判据时，记当前中断点为故障1，不满足记为正常0，持续记录成一个数组（比如长度为100），当数组中有75%（举例）为故障时，保护出口动作。

随着程序运算频率增加，比如如果能达到0.1ms，那么可以看出，保护的动作时间最短能压缩到7.5ms，另外采样值差动也可以设置延时，其直接判据还是满足75%，通过程序的计数器计算时间，并进行防抖。

除了有效值差动和采样值差动外，南瑞继保还有变化量差动（有专利的），采集量为电流的故障变化值，但具体不太清楚，想展开也展开不了了。

有时间的话补补图，动车站票没那么方便。

三、电动机断相过载短路保护器故障？

1、断相：电机的三相供电中-相缺失或断开；

2、过载：电机实际负载电流超出电机额定电流；

3、过压：电机供电电压超出电机额定电压上限>1.2Un；

4、欠压：电机供电电压低于电机额定电压下限<0.8Un；

5、堵转：在电机起动或运行中,转子因机械故障等原因被卡死而造成的故障；

6、三相电流不平衡：电机的三相供电中电压不平衡或电机某一相绕组内部短路造成的故障；

7、接地/漏电：电动机定子绕组(俗称线包)因绝缘下降或损坏导致电机外壳带电而造成。

四、短路保护电路？

答：短路保护电路是在电路发生故障，比如不经过负载，导线的电阻几乎可以忽略不计，因此瞬间产生的极大的电流提供切断电源，防止设备损坏和造成事故。

　　短路保护是指在电气线路发生短路故障后能保证迅速、可靠地将电源切断，以避免电气设备受到短路电流的冲击而造成损坏的保护。一般情况下短路保护器件应安装在愈靠近供电电源端愈好，通常安装在电源开关的下面，这样不仅可以扩大短路保护的范围，而且，可以起到电气线路与电源的隔离作用，更加便于安装和维修。对于一些有短路保护要求的设备，其短路保护器件，应安装在靠近被保护设备处。

五、电动机中的短路保护、过电流保护和长期过电流保护的区别？

（以下仅为本人的看法，如有错误请指正）

1、参照电动机类断路器的脱扣曲线来说明，注意曲线中有2处明显的【拐点】，一个是在（10~14）In、时间1~5秒的区域，另一个是在（10~14）In、时间0.02~0.05秒的区域；

2、【短路过电流】：指发生严重短路，使电流超出14倍In以上，必须瞬间切断电源，这个任务是依靠断路器中电磁脱扣线圈来完成的，动作时间在0.05秒以内；

3、【过电流】：仍是故障状况，但预期过电流的情况在10~14倍In之间，这个电流已经大于正常电动机启动时的冲击电流（一般是7倍In以内），不允许持续时间过长，所以，断路器动作时限在1~5秒以内，但小于0.02秒的极短暂的冲击不会使断路器动作，这个范围内的动作任然是依靠电磁脱扣线圈来完成；

4、【长期过电流】：也是故障状态，但并不十分严重，过电流在10倍In以下但在In以上，时间超出5秒以上，这个范围应该能够避开电动机启动过程的7倍In并可能有几十秒的持续时间，此时的保护就只能靠【反时限】动作的【热脱扣】装置来完成了，在这个范围内，过流倍数大时限定时限短、过电流倍数小时则限定时限长，在已经避开了启动电流之后，如果电流仍然长期超出In，则热脱扣装置仍然会使断路器分断。

我个人是这么理解的。

六、怎样接电动机断相过载短路保护器？

电动机断相保护装置的电路共有六个外接端子，其中N是接电源的零线，A、B、C是接主电路对应的A相B相和C相，IN和OUT两个接线端与控制回路电源串接。

每个外接端子的内部都是固有部件，必须一一对应，同时，柱与柱之间的距离应尽可能地大，这样可以防止并联接线柱之间短路。因此，这些固有部件一定要谨慎接好，接错时还有可能烧坏保护装置。

七、为什么熔断器对电动机只有短路保护？

过载保护是指当电机电流比额定电流稍微大一点的情况下，运行时间较长，导致电机发热，为避免电机过热，而将电机电路切断，通常热继电器整定电流按照电机额定电流的1.05倍设定。

而熔断器在电流小的时候不会熔断，熔断器的熔断一般需要熔断器的额定电流几倍之上，才可以，所以说熔断器是保护电机短路的，当电机发生短路故障时，短路电流很大，是额定电流的很多倍，巨大的电流才可以使熔断器熔断。熔断器是起到短路保护的。

八、电动机断相过载短路保护器怎么用？

电机过载保护器使用时主回路串接在接触器与负载之间，热保护内双金属片随电流大小而弯曲变形，电流越大双全属片弯曲变形就越快，变形到一定位置打开继电器触点，切断电机控制回路电源起到保护作用。

把电机缺相过载保护器接好电源，电动机也接好线，然后缺相过载保护器就会投入使用，当缺相就会保护的，

九、在电动机控制电路中利用什么作为短路保护和过载保护？

电动机控制电路中，短路保护是用断路器来保护的；

过载、断相、电流不平衡等最好用ZHRA2电动机保护器保护。

当然也有用热继电器做过载断相保护的，但是热继电器据使用过的人反映存在整定电流误差大，断相动作时间长，过载保护特性不稳当等问题，装了热继电器也存在烧电机的现象。

十、电源短路保护方法？

防止电气线路绝缘老化,除考虑环境条件的影响外,还应定期对线路的绝缘情况进行检查。