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2 保护功能及原理
2.1 电动机起动
当控制字 kg2.15=0 时，电动机起动判别投入，当电动机满足起动条件时，过流ⅰ段保护的定值采用
过流ⅰ段电流高值，比率差动保护可通过控制字选择是否选用“整定值加倍”及“增加 50ms 延时”的功能，当
控制字 kg2.15=1 时，电动机起动判别退出，过流ⅰ段保护的定值采用过流ⅰ段电流低值，比率差动保护
不再具有躲避电动机起动时不平衡电流的附加功能。
当电动机起动方式为直接起动时，应将控制字 kg2.14 退出，当电动机起动方式为降压起动等其他起
动方式时，应将控制字 kg2.14 投入。
电动机运行过程中如需要进行自起动判别的，应将控制字 kg2.4 投入，不需要进行自起动判别的，应
将控制字 kg2.4 退出。
当控制字 kg2.14=0 时，装置判别的电动机起动时间为 min（tstart，tstart0）。其中，tstart 为本次实际
起动时间，指的是最大相电流从零突变到 10%in 时刻（t0）开始计时，直到电流过峰值后下降到 120%in
（in 为电动机额定电流，以下同）时刻为止，这一过程所经历的时间； tstart0 为“电动机起动时间定值”，
表示电动机转速从零到达到额定转速的时间，可整定为电动机最长起动时间的 1.2 倍。
当控制字 kg2.14=1 时，装置判别的电动机起动时间固定为 tstart0，计时起点为 t0时刻。
装置将面板上最后一个软压板灯(绿色 led 灯)定义为电动机起动时间指示灯，在电动机起动过程中长
亮，从而直观指示出电动机的起动过程。
电动机起动时间过长将导致转子发热，危害电动机的正常运行。起动时间长保护功能可通过软压板投
入或者退出。本保护只在电动机起动时投入。起动过程中，任一相电流大于整定电流达到整定时间，长起
动保护动作于出口，动作指示灯为面板上最后一个信号灯（红色 led 灯）。电动机起动过程结束后，保护
自动退出。
2.2 过热保护
综合考虑了电动机正序、负序电流所产生的热效应，为电动机各种过负荷引起的过热提供保护，也作
为电动机短路、起动时间过长、堵转等的后备。
用等效电流 ieq来模拟电动机的发热效应，即：
其中 ieq为等效电流；i1为正序电流；i2为负序电流；
k1为正序电流发热系数，在电动机起动过程中 k1＝0.5，起动完毕恢复 k1＝1；
k2为负序电流发热系数，k2＝3～10，可取 k2＝6。
根据电动机的发热模型，电动机的过热保护动作时间 t 和等效电流 ieq 之间的特性曲线由下列公式给
出：
其中 ip：热过载之前的负荷电流，若热过载之前处于冷态，则 ip＝0。
i∞：长期允许负载电流，为保护不动作所要求的规定的电流极限值，即“过热启动电流”。可按额定电
流 ie的 1.05～1.15 倍整定。
τ ：发热时间常数，反映电动机的过负荷能力。
这一判据充分考虑了电动机定子的热过程及其过负荷前的热状态。装置用热容量来表示电动机的热过
程，热容量与定子电流的平方成正比，通过换算，将其量纲化成反映电动机过负荷能力的时间常数τ 。当
热容量值达到τ 时，装置即跳闸。当热容量达到 ka×τ ，发过热告警信号，其中，ka为告警系数。
热报警可整定为过热跳闸热容量值的(60～99.9)％，装置提供实时热容量百分数值显示，告警灯光指
示和信号接点输出。过热告警功能可通过控制字 kg1.0 进行投入或退出，过热告警功能投入后，过热保护
软压板投入后，具有告警功能。
当电动机工作时，散热时间常数等于发热时间常数τ 。电动机停转后，电动机的散热效果变差。使散
热时间常数比发热时间常数τ 长，散热时间常数自动增加到发热时间常数τ 的一定倍数，以正确反映电动
机的发热效应。整定值中散热时间倍数可在 1 到 5 倍间选择，默认值选 4 倍，具体可视环境条件而定。
根据电动机在冷状态下可连续起动两次的原则，每次起动时耗费的热容量百分数值不应大于 50%跳闸
值。过热保护跳闸后，装置的热记忆功能启动，输出接点一直断开。直到热容量百分数值下降到 50％以下，
过热合闸闭锁接点返回，这时电动机可以重新起动。紧急情况，要求立即起动时，可在端子 x2:2 加入高
电平进行热复归操作（当运行参数控制字 kg1.1=1 时）。此过热闭锁功能可通过控制字 kg1.1 进行投入或
退出，其输出为常闭接点(x3:8，x3:10)。
发热时间常数τ 应由电机厂提供，如果厂家没有提供，可按下述方法之一进行估算：
①如果厂家提供电动机的热限曲线或一组过负荷能力的数据，则按下式计算τ ：
2.3 过电流保护
过流ⅰ段（即速断保护）按躲过电动机起动电流整定，其整定范围为(4～12)ie。速断保护在电动机起
动过程中采用高定值，起动完毕以后自动转为低定值，这样既可以有效地躲过电动机的巨大起动电流，又
可以保证电动机正常起动后提供防备严重的过负荷造成的堵转保护。
动作时间可整定，对于用断路器控制的电动机整定时间一般较短，而用接触器控制的电动机整定时间
psm 642ux 电动机保护测控装置技术说明书
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一般较长，可选择整定为 0.3 秒。
过流ⅱ段在电动机起动时自动退出，起动结束后自动投入。当电流大于整定电流且达到整定时间后，
过流保护出口。过电流保护功能可通过控制字 kg1.2 选择定时限方式或反时限方式。
2.4 过负荷
过负荷保护反应电动机定子电流的大小，可通过控制字 kg1.5 选择告警或者跳闸。当电流大于整定电
流达到整定时间时，过负荷保护动作出口或发出告警信号。
2.5 非全相运行保护
非全相运行保护由负序电流保护构成，主要针对各种非接地性不对称故障，如：电动机发生某相断相
时，负序分量的大小因故障前的负荷率而不同，负荷率大于 0.7 时，健全相才能引起过电流，因此常规保
护不能有效保护不对称故障。在电动机正常运行时，由于供电电源的不对称，总存在一定的负序电流，该
电流不会超过 30%ie，负序保护的整定应能躲过此负序电流，即按 0.3ie 整定。
装置配置了两段两时限负序过电流保护，其中负序ⅱ段可以通过控制字 kg1.3 可选择该段采用定时限
或反时限方式（极端反时限特性）。
2.6 反时限元件
本装置相过流和负序电流均带有定、反时限保护功能，分别通过设置控制字 kg1.2 和 kg1.3 可选择
定时限或反时限方式。反时限保护由 iec 标准中的极端反时限特性构成，其动作方程为：
其中：tp为时间系数，范围是（0.05～1）；ip为电流整定值；i 为故障电流；t 为跳闸时间。
注意：整定值部分反时限时间为上面表达式中分子(80tp)的乘积值，单位是秒，整定范围是 0.4s～100.0s。
2.7 堵转保护
本功能可通过软压板选择投入或者退出。当反映电动机转速的开关量动作时，任一相电流大于整定电
流达到整定时间后，堵转保护动作于出口。
本保护必须引入电动机转速开关量，接入端子为 x2:1（运行参数控制字 kg1.0=1 时）。
2.8 f-c 闭锁功能
当电动机由熔断器－接触器（f－c）控制时，应躲开过流保护，由熔断器来切除短路故障。f-c 闭锁
动作后，将闭锁保护跳闸逻辑。建议电动机用熔断器－接触器（f－c）控制时，需要调整过流保护的动作
延时，保证先由后备熔断器来切除故障电流。