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摘 要：本论文阐述了热继电器的使用标准;提出对热继电器脱口级别的选择，整定值的设置，分析热继电器在使用过程中整定方法存在的误区及使用前进行实验整定;经过热继电器脱扣级别的合理选择，正确设置整定值，试验整定和校验;使热继电器动作特性符合制造标准要求，保护特性准确，能对电动机进行有效保护。
关键词：热继电器;过载保护;继电保护测试仪;整定校验
前言
热继电器由于它的结构简单、易于操作、维护方便、价格低廉，被广泛应用于电动机的过载保护。
通过对三相异步电动机损坏原因进行调查分析，有部分電动机的损坏，是由于电动机长时间过载而热继电器拒动所造成的。所以，我通过分析热继电器的保护特性、应用情况、脱扣级别的选择、整定误区，经过试验，精确热继电器的整定，从而提高其对电机的过载保护性能。
一、热继电器的保护特性
根据热平衡关系Q=I?Rt，得出在允许温升条件下，电动机允许运行时间与其过载电流的平方成反比，得出电动机的过载特性具有反时限性（如图1曲线A所示），即过载越严重，允许运行时间越短。那么，为了适应电动机的过载特性而又起到过载保护，要求热继电器也应具有如同电动机过载特性一样的反时限特性，即流过热继电器的过载电流越大，热继电器的动作时间越短（如图1曲线B所示）。为使热继电器能对电动机进行过载保护，曲线B必须位于曲线A下方，同时，为了充分利用电动机的过载特性，避免不必要的停机，如瞬时过电流等，曲线B不能离曲线A太远。如果热继电器的保护特性曲线B整定到电动机允许过载曲线A上方，热继电器就失去了对电动机的保护作用。由于允许误差的存在，电动机过载特性和热继电器的保护特性曲线不是一条细线，而是一条带子，误差越大，带子越宽;误差越小，带子越窄。
二、热继电器的整定标准
热继电器的生产都是按照标准进行的，制造标准在产品名牌和说明书上均有标识。如图2-1、2-2所示。下面我们先看两个标准对热继电器动作特性的要求。
1、GB 14048.4
GB 14048.4中，对电流继电器和脱扣器的动作范围要求如下：
延时过载继电器各极通电时的动作范围，如果按以下要求进行试验，继电器应符合表1的要求：
1）通常装在外壳内的过载继电器或起动器，周围空气温度对应于表1规定值，在A倍整定电流时，从冷态开始在2h内不脱扣，但是当过载继电器接线端子在试验电流下小于2h就已达到热平衡时，则试验所需时间可取为达到热平衡所需时间;
2）当电流接着上升到B倍整定电流时，应在2h内脱扣;
3）对于脱扣级别为10A级的过载继电器，在整定电流下达到热平衡后，开始通以C倍整定电流，应在2min中内脱扣;
4）对于脱扣级别为10、20和30级的过载继电器，在该整定电流下达到热平衡后，开始通以C倍整定电流，应分别在4min、8min和12min内脱扣。
2、IEC 60947—4—1标准
IEC 60947—4—1标准对热继电器动作特性的要求如表2所示。表中整定电流倍数值整定电流是电动机额定电流的倍数，10A、10级是热继电器最常用的脱扣等级，起动困难的电动机应使用脱扣级别为20或30的热继电器。如：风机、离心机等起动时间长的设备。
三、热继电器实际应用中存在的问题
目前，热继电器在使用过程中存在以下三方面问题
1）整定值设置不合理
2）脱扣级别选择不合理
3）没有定期进行试验整定和校验
1.1）整定值设置不合理。
以电机额定电流In=25A，进行class10级热继电器整定为例进行分析说明。将热继电器整定值设定为Idz=In的情况下，从图3脱扣曲线可以看出在1.05倍的In下，热继电器不动作;在1.2倍的In（30A）下，热继电器7200s脱扣动作跳闸，在1.5倍的In（37.5A）下，热继电器100.2s脱扣动作跳闸;
将热继电器整定值按照Idz=1.2In进行整定，从图2脱扣曲线可以看出在1.2倍的In下，热继电器不动作;在1.5倍的电机额定电流（37.5A）下，热继电器388.5s脱扣动作跳闸。
从上述分析可以看出，如果按照1.2倍的电机额定电流对热继电器进行整定，当电机出现1.44倍In以下的过载情况时，热继电器会出现拒动的情况;在1.5倍、7.2倍In时的动作脱扣时间都远远超出GB14048.4的规定范围，无法满足电机热容量要求，将导致电机发生严重故障甚至烧毁。
因此热继电器（含低压电机保护器）在选择整定时应按照以下原则进行：
1、热继电器的整定电流应按照接近但不应小于电机额定电流进行整定;
2、对于增安型电机，为防止在危险爆炸环下转子堵转时产生危险的高温，热继电器或低压电机保护器应在堵转时间te内出口动作。
2.1）脱扣级别选择不合理
由表2和图4可以分别看出热继电器脱扣级别class10、class20、class30的动作时间。
实际工作中多选用class10、class10A，对起动困难的电动机（如：风机、离心机等起动时间长的设备）选用class10、class10脱扣等级的热继电器时，由于热继电器的保护动作时间短，电动机启动过程中热继电器就动作，使电动机无法启动。此时，工作人员以调高热继电器整定值的方法来满足电动机的启动条件，致使电动机在过载时，热继电器不能起到保护作用，电动机损坏。
当选用脱扣级别class20或class30的热继电器时，脱扣时间延长，风机、离心机等启动时间长的设备能有效启动，且热继电器能对电动机过载能起到有效保护。 按照负荷特性选择不同脱扣级别的热继电器或低压电机保护器，保证热继电器在7.2倍的整定电流下的动作时间，应大于电动机的起动时间。对于一般的轻载起动设备选择脱扣级别为class10A或class10级的热继电器，对风机等重载起动的设备根据电动机起动时间，选择class20、class30级的热继电器。
3.1）使用前没有进行试验整定和校验
将热继电器的指定值设置在接近于电动机的额定电流时，热继电器才能准确动作。
這样整定的热继电器，其保护特性能与电动机的过载特性较好配合实现过载保护。但实际的整定方法却会使热继电器的保护特性出现偏差，甚至这种偏差将导致电动机过载时，热继电器拒动的情况发生。
热继电器的整定装置如图5所示，从图中可以看出，电流的刻度只有4个标准点，并且刻度是非线性的。如果设定整定电流值，只能估计整定电流的位置，这样就出现了整定误差，特别是针对较大功率的电动机，由于流过热继电器的电流是由电流互感器采集测量，误差更大。因此，有可能使热继电器的饱和特性落到电动机的允许过载特性上方，失去对电动机的保护。但是，如果整定后，进行校验，就可以避免这种误差的出现。然而，在我们的实际应用中，并没有进行校验。这样，就有可能导致电动机虽然装设了热继电器进行过载保护，但电动机依旧因为过载而烧坏。
为了使热继电器对电动机长期过载进行可靠保护，必须使热继电器的保护特性落到电动机允许过载特性曲线的下方。要达到这样的目的，必须对热继电器进行实验整定和校验。
四、热继电器的试验整定方法
1）以最常用的10A脱扣等级来看，两个标准都要求热继电器在冷态时，让1.05倍电机额定电流通过热继电器各极时的脱扣时间大于2h;当热继电器在1.05倍额定电流情况下达到热平衡时，电流增加至1.2倍额定电流时的脱扣时间小于2h;在1.05倍额定电流情况下达到热平衡状态下，增加电流至1.5倍额定电流时的脱扣时间小于2min;冷态下热继电器各极通过7.2倍额定电流的脱扣时间2s 2）试验整定
试验整定接线如图6所示。将热继电器与继电保护测试仪的电流输出端连接。
为了更直观的观察热继电器是否动作，将热继电器常开触点按图7接线，当热继电器动作时，常开触点闭合，信号等亮起。
为了让热继电器在较短时间内达到热平衡和模拟配电柜场景，将热继电器放入箱内进行试验和整定，并在箱内放置温度计，当温度不变时，热继电器达到热平衡。
试验方法和步骤以10A脱扣等级热继电器为例。
（1）按图4接线完毕之后，将热继电器常开触点按图5接线。将热继电器整定值调整到电动机额定电流的1.2倍位置附近。
（2）接通电源，调整电流发生器输出电流为电动机额定电流的1.05倍。
（3）观测温度计变化情况，当温度稳定一段时间后，增加电流发生器的输出电流为电动机额定电流的1.5倍，1.5min之后，向减小方向缓慢微调转动整定凸轮，直到热继电器动作、信号灯亮为止。这时的位置就是热继电器对应电动机1.05倍额定电流的保护特性位置。从输出额定电流1.5倍开始到热继电器动作，时长不能超过2min。
如此，则热继电器整定结束，然后进行校验。
5）校验
（1）在冷态状况下，给热继电器加入7.2倍的电动机额定电流至热继电器动作，时间应为2s （2）经7.2倍电流校验合格后，进行1.05倍电流校验：冷态状况下，给热继电器加1.05倍电动机额定电流，热继电器动作时间应该大于2h，否则重新进行整定校验。
（3）热继电器通过1.05倍电流达到热平衡后不动作，增加电流至1.2倍，热继电器应在2h内动作，否则重新进行整定校验。
按上述方法整定和校验后的热继电器，其动作特性符合制造标准要求，保护特性准确，能对电动机进行有效保护。
五、建议
为了提高热继电器对电动机长期过载进行可靠保护，建议我厂对热继电器使用前进行试验整定和校验。
参考文献
[1]王暄，曹辉，马永华.《电机拖动及控制技术》中国电力出版社，2010年7月
[2]程宏琦，舒为清.《电工技术》中国矿业大学出版社，2005年8月
[3]许翏.《电机与电气控制技术》机械工业出版社，2005年
作者简介：
杨道远 性别：男 民族：汉、籍贯：甘肃兰州、出生年月：1984年5月，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：炼化企业供电系统。
关键词：热继电器;过载保护;继电保护测试仪;整定校验
前言
热继电器由于它的结构简单、易于操作、维护方便、价格低廉，被广泛应用于电动机的过载保护。
通过对三相异步电动机损坏原因进行调查分析，有部分電动机的损坏，是由于电动机长时间过载而热继电器拒动所造成的。所以，我通过分析热继电器的保护特性、应用情况、脱扣级别的选择、整定误区，经过试验，精确热继电器的整定，从而提高其对电机的过载保护性能。
一、热继电器的保护特性
根据热平衡关系Q=I?Rt，得出在允许温升条件下，电动机允许运行时间与其过载电流的平方成反比，得出电动机的过载特性具有反时限性（如图1曲线A所示），即过载越严重，允许运行时间越短。那么，为了适应电动机的过载特性而又起到过载保护，要求热继电器也应具有如同电动机过载特性一样的反时限特性，即流过热继电器的过载电流越大，热继电器的动作时间越短（如图1曲线B所示）。为使热继电器能对电动机进行过载保护，曲线B必须位于曲线A下方，同时，为了充分利用电动机的过载特性，避免不必要的停机，如瞬时过电流等，曲线B不能离曲线A太远。如果热继电器的保护特性曲线B整定到电动机允许过载曲线A上方，热继电器就失去了对电动机的保护作用。由于允许误差的存在，电动机过载特性和热继电器的保护特性曲线不是一条细线，而是一条带子，误差越大，带子越宽;误差越小，带子越窄。
二、热继电器的整定标准
热继电器的生产都是按照标准进行的，制造标准在产品名牌和说明书上均有标识。如图2-1、2-2所示。下面我们先看两个标准对热继电器动作特性的要求。
1、GB 14048.4
GB 14048.4中，对电流继电器和脱扣器的动作范围要求如下：
延时过载继电器各极通电时的动作范围，如果按以下要求进行试验，继电器应符合表1的要求：
1）通常装在外壳内的过载继电器或起动器，周围空气温度对应于表1规定值，在A倍整定电流时，从冷态开始在2h内不脱扣，但是当过载继电器接线端子在试验电流下小于2h就已达到热平衡时，则试验所需时间可取为达到热平衡所需时间;
2）当电流接着上升到B倍整定电流时，应在2h内脱扣;
3）对于脱扣级别为10A级的过载继电器，在整定电流下达到热平衡后，开始通以C倍整定电流，应在2min中内脱扣;
4）对于脱扣级别为10、20和30级的过载继电器，在该整定电流下达到热平衡后，开始通以C倍整定电流，应分别在4min、8min和12min内脱扣。
2、IEC 60947—4—1标准
IEC 60947—4—1标准对热继电器动作特性的要求如表2所示。表中整定电流倍数值整定电流是电动机额定电流的倍数，10A、10级是热继电器最常用的脱扣等级，起动困难的电动机应使用脱扣级别为20或30的热继电器。如：风机、离心机等起动时间长的设备。
三、热继电器实际应用中存在的问题
目前，热继电器在使用过程中存在以下三方面问题
1）整定值设置不合理
2）脱扣级别选择不合理
3）没有定期进行试验整定和校验
1.1）整定值设置不合理。
以电机额定电流In=25A，进行class10级热继电器整定为例进行分析说明。将热继电器整定值设定为Idz=In的情况下，从图3脱扣曲线可以看出在1.05倍的In下，热继电器不动作;在1.2倍的In（30A）下，热继电器7200s脱扣动作跳闸，在1.5倍的In（37.5A）下，热继电器100.2s脱扣动作跳闸;
将热继电器整定值按照Idz=1.2In进行整定，从图2脱扣曲线可以看出在1.2倍的In下，热继电器不动作;在1.5倍的电机额定电流（37.5A）下，热继电器388.5s脱扣动作跳闸。
从上述分析可以看出，如果按照1.2倍的电机额定电流对热继电器进行整定，当电机出现1.44倍In以下的过载情况时，热继电器会出现拒动的情况;在1.5倍、7.2倍In时的动作脱扣时间都远远超出GB14048.4的规定范围，无法满足电机热容量要求，将导致电机发生严重故障甚至烧毁。
因此热继电器（含低压电机保护器）在选择整定时应按照以下原则进行：
1、热继电器的整定电流应按照接近但不应小于电机额定电流进行整定;
2、对于增安型电机，为防止在危险爆炸环下转子堵转时产生危险的高温，热继电器或低压电机保护器应在堵转时间te内出口动作。
2.1）脱扣级别选择不合理
由表2和图4可以分别看出热继电器脱扣级别class10、class20、class30的动作时间。
实际工作中多选用class10、class10A，对起动困难的电动机（如：风机、离心机等起动时间长的设备）选用class10、class10脱扣等级的热继电器时，由于热继电器的保护动作时间短，电动机启动过程中热继电器就动作，使电动机无法启动。此时，工作人员以调高热继电器整定值的方法来满足电动机的启动条件，致使电动机在过载时，热继电器不能起到保护作用，电动机损坏。
当选用脱扣级别class20或class30的热继电器时，脱扣时间延长，风机、离心机等启动时间长的设备能有效启动，且热继电器能对电动机过载能起到有效保护。 按照负荷特性选择不同脱扣级别的热继电器或低压电机保护器，保证热继电器在7.2倍的整定电流下的动作时间，应大于电动机的起动时间。对于一般的轻载起动设备选择脱扣级别为class10A或class10级的热继电器，对风机等重载起动的设备根据电动机起动时间，选择class20、class30级的热继电器。
3.1）使用前没有进行试验整定和校验
将热继电器的指定值设置在接近于电动机的额定电流时，热继电器才能准确动作。
這样整定的热继电器，其保护特性能与电动机的过载特性较好配合实现过载保护。但实际的整定方法却会使热继电器的保护特性出现偏差，甚至这种偏差将导致电动机过载时，热继电器拒动的情况发生。
热继电器的整定装置如图5所示，从图中可以看出，电流的刻度只有4个标准点，并且刻度是非线性的。如果设定整定电流值，只能估计整定电流的位置，这样就出现了整定误差，特别是针对较大功率的电动机，由于流过热继电器的电流是由电流互感器采集测量，误差更大。因此，有可能使热继电器的饱和特性落到电动机的允许过载特性上方，失去对电动机的保护。但是，如果整定后，进行校验，就可以避免这种误差的出现。然而，在我们的实际应用中，并没有进行校验。这样，就有可能导致电动机虽然装设了热继电器进行过载保护，但电动机依旧因为过载而烧坏。
为了使热继电器对电动机长期过载进行可靠保护，必须使热继电器的保护特性落到电动机允许过载特性曲线的下方。要达到这样的目的，必须对热继电器进行实验整定和校验。
四、热继电器的试验整定方法
1）以最常用的10A脱扣等级来看，两个标准都要求热继电器在冷态时，让1.05倍电机额定电流通过热继电器各极时的脱扣时间大于2h;当热继电器在1.05倍额定电流情况下达到热平衡时，电流增加至1.2倍额定电流时的脱扣时间小于2h;在1.05倍额定电流情况下达到热平衡状态下，增加电流至1.5倍额定电流时的脱扣时间小于2min;冷态下热继电器各极通过7.2倍额定电流的脱扣时间2s
试验整定接线如图6所示。将热继电器与继电保护测试仪的电流输出端连接。
为了更直观的观察热继电器是否动作，将热继电器常开触点按图7接线，当热继电器动作时，常开触点闭合，信号等亮起。
为了让热继电器在较短时间内达到热平衡和模拟配电柜场景，将热继电器放入箱内进行试验和整定，并在箱内放置温度计，当温度不变时，热继电器达到热平衡。
试验方法和步骤以10A脱扣等级热继电器为例。
（1）按图4接线完毕之后，将热继电器常开触点按图5接线。将热继电器整定值调整到电动机额定电流的1.2倍位置附近。
（2）接通电源，调整电流发生器输出电流为电动机额定电流的1.05倍。
（3）观测温度计变化情况，当温度稳定一段时间后，增加电流发生器的输出电流为电动机额定电流的1.5倍，1.5min之后，向减小方向缓慢微调转动整定凸轮，直到热继电器动作、信号灯亮为止。这时的位置就是热继电器对应电动机1.05倍额定电流的保护特性位置。从输出额定电流1.5倍开始到热继电器动作，时长不能超过2min。
如此，则热继电器整定结束，然后进行校验。
5）校验
（1）在冷态状况下，给热继电器加入7.2倍的电动机额定电流至热继电器动作，时间应为2s
（3）热继电器通过1.05倍电流达到热平衡后不动作，增加电流至1.2倍，热继电器应在2h内动作，否则重新进行整定校验。
按上述方法整定和校验后的热继电器，其动作特性符合制造标准要求，保护特性准确，能对电动机进行有效保护。
五、建议
为了提高热继电器对电动机长期过载进行可靠保护，建议我厂对热继电器使用前进行试验整定和校验。
参考文献
[1]王暄，曹辉，马永华.《电机拖动及控制技术》中国电力出版社，2010年7月
[2]程宏琦，舒为清.《电工技术》中国矿业大学出版社，2005年8月
[3]许翏.《电机与电气控制技术》机械工业出版社，2005年
作者简介：
杨道远 性别：男 民族：汉、籍贯：甘肃兰州、出生年月：1984年5月，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：炼化企业供电系统。