智能保護器在油田潛油電泵控制系統中的應用
　　摘要：介紹了油田潛油電泵控制系統中電機保護器的功能、軟件及應用，說明了電機保護器應用于潛油電泵的必要性。
　　1 引言
　　隨著我國石油工業的發展和油田開發的需要，為了提高油田采油速度和采收率，應用機械采油方法是整個油田開發過程中的一個重要步驟。潛油電泵作為一種重要的機械采油設備在油田的開采上起著越來越重要的作用。
　　潛油電泵控制系統由潛油電泵控制柜、GPRS收發裝置、監控軟件等組成。潛油電泵控制柜用于油田潛油電泵控制，供交流頻率50Hz、60Hz，電壓380至2500V，電流至200A及以下的潛油電泵使用，其核心元件為潛油電泵智能保護器。GPRS收發裝置用于將電泵控制柜測得的電參數、其它儀表的工藝參數上傳給控制系統。監控軟件用于HMI操作使用。
　　2 智能保護器
　　智能保護器對潛油電泵實現保護、測量、控制功能。安科瑞公司的ARD3T電動機保護器就是針對潛油電泵的專屬保護產品。ARD3T產品包括主體模塊、測量模塊、開關量模塊、模擬量模塊、溫度模塊、通訊模塊，并配以觸摸屏用以實時顯示測量及保護參數。
　　2.1 測量功能
　　智能保護器配合保護型電流互感器可實現三相電流測量、電流曲線實時顯示，電流互感器可達到10倍過載。通過外部變壓器可實現三相電壓測量、電壓曲線實時顯示。保護器中電流互感器、電壓互感器的倍數可根據實際參數任意設置。同時保護器可測量頻率、功率并可統計使用的電能值，通過溫度傳感器可測量潛油電泵的溫度值。這些參數為潛油電泵的保護提供了依據。
　　2.2 保護功能
　　油田用潛油電泵在運行過程中，由于其工作環境等因素，故障率很高，傳統的保護儀在電機出現故障時一般不能及時有效地對電機加以保護，常導致電機電泵燒壞，造成停產事故。ARD3T智能型保護器是根據我國油田電泵現狀及油井實際生產需要而設計的，能對電泵實施綜合保護的產品。它可以檢測和控制電機的運行狀況，防止電機因不正常運行而引起的損壞。
　　2.2.1 過載保護
　　導致潛油電泵過載的原因有許多，包括保護器失效或電纜頭結構不合理造成井液進入電機;電機絕緣性能在頻繁電壓波動、啟停泵過程中損壞;出砂導致長時間高負荷運行，造成運行電流過大使電纜芯線產生高溫，破壞絕緣;井下作業過程中潛油電纜損傷;因砂或雜質導致泵卡，等等。各種原因都表現為運行電流過大。電機在過負載情況下，長時間**過其額定電流運行時，會導致電機過熱，絕緣降低而燒毀，保護器根據電機的發熱特性，計算電機的熱容量，模擬電機發熱特性對電機進行保護。過載保護的延時時間隨著電流過載倍數的增加按反時限減少。
　　2.2.2 欠載保護
　　當電動機所帶負載為泵式負載時，電動機空載或欠載運轉會產生危害，保護器提供欠載保護。導致潛油電泵欠載的原因主要包括油管刺穿、泄油閥漏、沉砂管漏導致的管柱漏失;地層供液差、防砂篩管異物堵導致的供液不足;泵、管柱砂堵、泥漿堵;泵軸、分離器軸斷等等。當三相的平均電流與額定電流的百分比低于欠載設定值時，保護器將在動作(延時)設定時間內動作。欠載保護的延時時間隨著電流欠載倍數的增加按反時限減少。
　　2.2.3 其他功能
　　產品還具有電流不平衡、過電壓、欠電壓、電壓不平衡等反時限保護功能;具有斷相、堵轉、阻塞、外部故障等定時限保護功能;電流歷史數據導出、電壓歷史數據導出功能;客戶打卡簽到功能;具有故障記錄功能;參數掉電不丟失。
　　3 觸摸屏
　　觸摸屏使用昆侖通泰產品，輔以專屬軟件可實時顯示電泵的運行狀態，方便運維人員觀察和掌握現場電泵工作情況。
　　4 結語
　　本文介紹了安科瑞油田潛油電泵用電機保護器的功能及監測界面，采用該綜合保護器可以減少電機運行中的電器故障，可以檢測和控制電機的運行狀況，并防止電機因不正常運行引起的損壞。
電動機保護器
　　電動機保護器，適用于額定電壓至AC 690V、額定電流至AC 800A、額定頻率為50/60Hz的電動機。產品體積小，結構緊湊，安裝方便，在低壓控制終端柜和1/4模數及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用，提高了控制回路的可靠性和自動化水平。
　　下面以安科瑞電氣股份有限公司ARD3為例，介紹低壓電動機保護器的功能和技術參數。
　　ARD3電動機保護器采用模塊化的產品結構形式，包括主體(保護控制功能模塊)、互感器檢測模塊、遠程顯示模塊。根據需要選配ARD3的功能模塊或附件，與接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控制保護單元，有遠程自動控制、現場直接控制、面板指示、信號報警、現場總線通信等功能。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、船舶、以及民用建筑等領域。
　　結構精巧、安裝便捷
　　智能電動機保護器體積小，結構緊湊，安裝方便，在低壓控制終端柜和1/4模數及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用，提高了控制回路的可靠性和自動化水平。
　　顯示直觀、易學易用
　　高清晰的液晶顯示界面直觀反映測量參數及電動機運行狀態。所有測量數據可通過按鍵輕松翻閱，參數設置可以通過儀表面板進行，也可由通訊口輸入。液晶顯示界面有背光支持，以方便在光線差的環境下使用。
　　安全性好、可靠性高
　　ARD3電動機保護器遵循高可靠性的工業標準，采用多種隔離及抗干擾措施，能夠可靠地在高干擾電力系統環境中運行,產品業已通過3C認證。具體符合標準如下：
　　GB/T14048.1—2000低壓開關設備和控制設備總則
　　GB14048.4—2003低壓開關設備和控制設備機電式接觸器和電動機起動器
　　GB14048.5—2001低壓開關設備和控制設備控制電路電器和開關元件*1部分：機電式控制電路電器
　　GB14048.6—1998低壓開關設備和控制設備接觸器和電動機起動器* 2部分：交流半導體電動機控制器和起動器
　　GB/T17626.2—1998靜電放電抗干擾試驗;
　　GB/T17626.3—1998射頻電磁場輻射抗擾度試驗;
　　GB/T17626.4—1998電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗;
　　GB/T17626.5—1998浪涌(沖擊)抗擾度試驗;
　　性能特點
　　輔助電源支持 AC220/380V 、DC220V/110V。
　　測量功能分為基本測量(電流、頻率)和增選測量(電壓(功率、功率因數、相序)、剩余電流(漏電流)、電能)。
　　具有過載、堵轉、阻塞、欠載、斷相、不平衡、剩余電流(接地/漏電)、溫度、外部故障、相序、過壓、欠壓、欠功率、tE時間等全面的電動機綜合保護功能。
　　8路 DI支持干結點輸入，可實現遠程主站對電動機運行狀態的遙信監視。
　　4路 DO輸出，滿足直接起動，星—三角起動，自耦變壓器起動，軟起動等多種起動方式，通過通訊總線可實現遠程主站對電動機進行實時遙控“起/停”操作。
　　抗晃電確保電動機運行不間斷，重起動功能在短時欠壓、失壓時用于電動機分批重起。
　　具有標準的 RS-485通訊接口，采用 Modbus-RTU通訊協議，**了上位機通訊的快速可靠。
　　具有 DC4-20mA模擬量輸出接口，直接與 DCS系統相接，可實現對現場設備的監控。
　　具有系統時鐘和 8次故障記錄功能，系統時鐘記錄當前時間(年、月、日、小時、分鐘、秒);故障記錄功能記錄電動機發生故障的時間，總的運行時間，故障原因，發生故障時電動機的各種參數值(如三相電流、三相電壓、剩余電流、功率因數、熱容比、電機狀態等)。
　　顯示部分為分體90L，是全中文高清晰的液晶顯示。
　　可以替代各種電量表、信號燈、熱繼電器、電量變送器等常規元件，減少了柜內電纜連接及現場施工量，可靠性和綜合性價比遠**傳統方案。
　　功能配置
　　ARD3可以實現以下保護功能：
　　過載保護
　　斷相保護
　　不平衡保護
　　堵轉保護
　　欠載保護
　　外部故障保護
　　阻塞保護
　　接地保護
　　起動**時保護
　　還可以選配以下附加功能：
　　通訊接口
　　剩余電流(漏電)保護
　　電壓功能(相序保護，過壓、欠壓保護，欠功率保護)
　　溫度保護(PTC)
　　4～20mA模擬量輸出
　　tE時間保護
　　電能計量
　　失壓重起(抗晃電)(包括電壓、事件記錄功能)
　　故障記錄
　　過載保護
　　當電動機在過負載情況下，長時間**過其額定電流運行時，會導致電動機過熱，絕緣降低而燒毀，保護器根據電動機的發熱特性，計算電動機的熱容量，模擬電動機發熱特性對電動機進行保護。
　　斷相/不平衡保護
　　斷相/不平衡故障運行時對電動機的危害很大，當電動機發生斷相或三相電流嚴重不平衡時，如不平衡率達到保護設定值時，保護器按照設定的要求保護，發出停車或報警，確保電動機的安全運行。
　　堵轉保護
　　電動機在起動過程中，由于負荷過大或自身機械原因，造成電動機軸被卡住，而未及時解除故障，將造成電機過熱，絕緣降低而燒毀電機，堵轉保護適用于電動機起動發生此類故障時進行保護，當電流達到動作設定電流時，保護器及時在動作(延時)設定時間內動作或報警，避免電機燒毀。
　　欠載(欠流)保護
　　當電動機所帶負載為泵式負載時，電動機空載或欠載運轉會產生危害，保護器提供欠載保護，三相的平均電流與額定電流的百分比低于欠載設定值時，保護器應在動作(延時)設定時間內動作或報警。
　　外部故障保護
　　當保護器檢測到外部故障出現，外部故障開關量有故障信號輸入時，保護器按照設定的要求保護，確保電動機設備安全。
　　阻塞保護
　　阻塞保護適用于電動機運行過程中發生卡死。當電流達到動作設定電流時，保護器及時在動作(延時)設定時間內動作或報警，避免電機燒毀。
　　起動**時保護
　　電動機起動時間到后，若保護器檢測到電動機回路電流仍未下降到110%Ie以下，啟動該保護。針對增安電機，起動時間整定不得**過 1.7倍tE 時間。
　　剩余電流保護(接地/漏電)
　　保護器同時具備接地保護和漏電保護功能，二者只能選一種。接地保護自動計算剩余電流不需要外接互感器，用于保護相線對電動機金屬外殼的短路保護。漏電保護電流是通過增加漏電互感器，檢測出30mA-900mA的故障電流，主要用于非直接接地的保護，以保證人身安全。
　　相序保護
　　當保護器檢測到電動機的電壓相序錯誤時，閉鎖電動機起動，保護電動機安全。
　　欠壓保護
　　電壓過低會引起電動機轉速降低，甚至停止運行，當主回路電壓低于設定的欠電壓保護值時，保護器按設定的要求進行保護，在動作設定時間內動作或在報警，以避免重要的生產工藝造成混亂，嚴重影響生產。
　　過壓保護
　　電壓過高引起電動機絕緣程度損傷，當主回路電壓**過設定的保護電壓時，保護器按設定的要求進行保護，在動作設定時間內動作或在報警，以**電動機設備安全。
　　欠功率保護
　　電動機由于傳動裝置損壞，失去機械輸出能力，欠載運行，電動機功率因數較低，但電動機電流很大，大量消耗系統的無功，當負載功率與額定功率的百分比低于設定動作值時，保護器在動作設定時間內動作或報警。
　　溫度保護
　　保護器通過檢測預埋在電動機繞組上的 PTC熱敏電阻的阻值變化，來實現溫度保護功能。
　　溫度保護用于低壓(380V)小容量的電動機上，作為長時間過負荷、變負荷和反復短時運行過負荷、斷相、三相不平衡、電源頻率變化、通風不良、環境溫度過高等引起的電機溫度過高的保護。
　　欠/失電重起(抗晃電)
　　“晃電”指的是由于雷擊、短路或其它原因造成的電網短時電壓波動或短時斷電現象。當現場電動機因晃電而停機時，如電網電壓在允許的時間內恢復正常(回到設定的恢復電壓以上)，保護器再起動被晃停的電機，如電網電壓在允許的時間內沒能恢復正常，則保護器將閉鎖程序，不再起動電動機。
　　Te 時間保護(適用于增安型電動機)
　　對于增安型電動機，交流繞組在較高環境溫度下達到額定運行穩定溫度后，從開始通過堵轉電流時記起，直至上升到極限溫度所需的時間即為tE 時間。增安型電機的tE 時間通常由電機制造商提供，用戶可以在電機銘牌上找到該數據。
　　控制方式：
　　保護方式
　　直接起動
　　雙向起動
　　雙速起動
　　電阻降壓起動
　　星/三角起動(二繼電器)
　　自耦變壓器起動(二繼電器)
　　軟起動器配合起動
　　變頻器配合起動
　　以上控制方式可以任選一種。
　　技術參數
　　保護器輔助電源：AC220V/380V，DC220V/110V，功耗 15VA
　　電機額定工作電壓：AC220V/380V/660V，50Hz/60Hz
　　電動機額定工作電流：
　　2(0.4A-2.0A)
　　6.3(1.6A-6.3A)
　　25(6.3A-25A)
　　100(25A-100A)
　　以上采用小型專用電流互感器檢測模塊。
　　250(63A-250A)
　　800(250A-800A)
功能：
該系列低壓電動機保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉等保護功能。可與接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控制保護單元，具有遠程自動控制、現場直接控制、面板指示、信號、現場總線通信等功能。

應用范圍：
可廣泛應用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業的配電領域。

訂貨范例：
具體型號：ARD3T K1 A25/C+60L
技術要求：電動機功率5.5KW；DI為無源節點，控制DO工作電壓為220V；液晶顯示。
通訊協議：雙路RS485接口 Modbus/RTU協議
輔助電源：AC/DC220V
ARD2 系列智能電動機保護器(以下簡稱保護器)，采用新的單片機技術，具有抗干擾能力強、工作穩定可靠、數字化、智能化、網絡化等特點。保護器能對電動機運行過程中出現的起動**時、過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、阻塞、短路、外部故障等多種情況進行保護，并設有SOE 故障事件記錄功能，方便現場維護人員查找故障原因。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、船舶、以及民用建筑等領域。本保護器具有RS485 遠程通訊接口， DC4～20mA 模擬量輸出，方便與PLC、PC 等控制機組成網絡系統。實現電動機運行的遠程監控。
我們有哪些認證?

　　1、3C強制性認證。

　　2、與增安電機配合曲線認證。

　　保護器是否配電流互感器?

　　ARD2、ARD2F、ARD3配電流互感器，但1A/5A規格，不配一次互感器。

　　哪個電動機保護器型號能做雙通訊?

　　ARD3T能做雙通訊

　　電廠項目的電動機保護器應該怎么選型號呢?

　　電廠項目一般需要電壓、電流全電量參數測量，帶有通訊，保護器需要有自診斷輸出、斷電輸出、故障記錄，部分項目需要SU(抗晃電功能)、雙通信功能。**型號：非雙通訊ARD3-XX/ CSU – 90L / ARD3T-UAXX/ SU 60L;雙通訊**ARD3T-UAXX/ C SU 60L;說明：選SU功能，默認帶有U和SR功能

　　紙業項目的電動機保護器應該怎么選型號呢?

　　紙業項目一般需要電流測量，部分需要通訊、電壓、漏電功能。**型號：ARD3-XX/ U C L – 90L /ARD3T-UAXX/ L2 60L

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江蘇安科瑞電器制造有限公司是安科瑞電氣股份有限公司（證券代碼：300286 SZ.）的全資子公司，是電動機保護器、導軌電能表、有源濾波柜、工礦用電、遠程預付費系統、智能無線測溫系統、三相智能電能表、微機保護裝置廠家等系列產品的生產基地。公司位于江蘇省江陰市，目前現代化生產廠房面積達3萬平方米，電子組裝生產線均采用無鉛生產工藝，生產檢測設備自動化程度高，公司采用的信息管理系統，是江蘇省兩化融合試點企業。公司通過在產品、技術、生產工藝上的技術積累和持續創新，圍繞國家產業政策和市場導向，成功實現科技轉型，由原來普通數顯儀表和電量傳感器的生產轉到智能網絡電力儀表、智能馬達保護裝置、智能光伏匯流裝置、電能質量裝置、電氣火災裝置、消防電源設備、隔離電源柜、有源濾波裝置、光伏匯流箱、光伏并網逆變器等產品的產業化，目前已發展成為一家集研發、生產、銷售于一體的江蘇省。公司還先后與上海電科所、東南大學、中國礦業大學等科研院所、高校組成產學研聯合體，圍繞智能電網用戶端的電力、電能管理和電氣安全開展產品研發，其中與上海電科所合作開發的“1/4抽屜柜智能馬達管理單元的研發和產業化”項目被列為*科技特派員項目。公司以用戶端智能網絡電力儀表及系統集成為主導產業，堅持“為客戶設計**”的經營理念，走化、市場化、規模化道路，努力實現“立足中國、放眼世界，爭做好的智能配電供應商”的戰略目標，為客戶提供可靠用電、節約用電、安全用電的完整解決方案，在智能電網用戶端、新能源、物聯網等領域不斷探索開發新產品。