PSM-642UXDC220V/5A

PSM 642UX 电动机保护测控装置是对电动机的相间故障、接地故障以及不正常运行提供全面保护，

同时集成了各种测量和控制功能的多功能成套装置。可应用于各种传统的接触器或断路器控制的 3-10kV

交流高压大、中型电动机，适用于异步电动机保护。应用领域覆盖电力、水利、交通、石油、化工、煤炭、

冶金等行业。

1.2 保护功能配置

序号

保护功能

备注

1

二段式过流保护

II 段可设置为反时限

2

二段式零序过流保护

II 段可选择告警或跳闸

3

二段式负序电流保护

II 段可设置为反时限

4

过热保护

5

过负荷保护

告警或跳闸可选

6

低电压、过电压保护

7

零序电压保护

8

长起动、堵转保护

9

F-C 闭锁功能

10

3 路非电量保护

告警或跳闸可选

11

TV 断线判别

1.3 测控功能配置

序号

测控功能

备注

1

电流、电压、功率、功率因数等测量量

2

2 路 4-20mA 电流环输出

可选装

3

14 路外部开关量输入遥信采集

大 20 路可选

4

断路器位置、手动分闸及事故遥信

5

断路器遥控分合

6

GPS 对时

1.4 装置硬件说明

序号

模件名称

模件版本

备注

1

交流模件

E03-AC.X-A-05

1A,3 保护电流,3 测量电流,4 电压,1 零流 30A

2

E03-AC.X-A-06

5A,3 保护电流,3 测量电流,4 电压,1 零流 30A

3

CPU 模件

E03-CPU.Z-A-01

110V,双以太网(电),双 RS485,15 路交流采样

4

E03-CPU.Z-A-02

220V,双以太网(电),双 RS485,15 路交流采样

5

E03-CPU.Z-A-11

110V,双以太网(电),双 RS485,1 路 232 打印,15 路交流采样

6

E03-CPU.Z-A-12

220V,双以太网(电),双 RS485,1 路 232 打印,15 路交流采样

7

E03-CPU.Z-A-21

110V,双以太网(电),15 路交流采样

8

E03-CPU.Z-A-22

220V,双以太网(电),15 路交流采样

9

面板模件

E03-PNL.X-A-01

10

TRIP 模件

E03-TRIP.X-A-03

110V,X3(8-9)常开,X3(8-10)常闭,X3(11-12)常开,闭锁备投,有防跳

PSM 642UX 电动机保护测控装置技术说明书

148

11

E03-TRIP.X-A-04

220V,X3(8-9)常开,X3(8-10)常闭,X3(11-12)常开,闭锁备投,有防跳

12

E03-TRIP.X-B-02

AC220V,CKJ2 瞬动常开,闭锁备投

13

电源模件

E03-PWR.X-A-03

110V/220V,18W,5V/2.5A,24VI/0.2A,YF

14

母板模件

E03-MB.X-A

PSM 642UX 电动机保护测控装置技术说明书

149

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。

异步电动机起动电流特性曲线

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：

0

t

I

0.1Ie

Ie

1.2Ie

T0

Tstart

Ieq  K1I12  K2I22

PSM 642UX 电动机保护测控装置技术说明书

150

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。

：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 。当

热容量值达到 时，装置即跳闸。当热容量达到 Ka× ，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 。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 长，散热时间常数自动增加到发热时间常数 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 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 ：

求出一组 后取较小的值。

②如已知堵转电流 I 和允许堵转时间 t，也可由下式估算 ：

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起动电流，又

可以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

2

2

2





I

Ieq

Ip2

Ieq

t    ln



















2

I

I2－

I2

ln

t

 





2

I

I2－

I2

ln

t

 

PSM 642UX 电动机保护测控装置技术说明书

151

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，先由后备熔断器来切除故障电流。

2.9 零序过电流保护

为适应不同的供电系统接地方式，装置提供两段零序电流保护，反应电动机定子接地的零序电流大小，

其中零序 II 段可通过设置控制字 KG1.4 选择告警或跳闸。在大多数情况下，为了检测低的接地电流，需要

通过零序电流互感器来取得零序电流。

两段零序电流保护，可通过控制字 KG1.6 选择是否经过零序电压闭锁。