高壓電器設備自動化控制原理及電氣調試技術探微

王洪 王偉

引言：文章將主要分析高壓設備的自動控制原理，闡述電氣調試技術，不斷完善使用方法，便于對高壓電器設備以及電氣調試技術加強了解。

工業的規模不斷擴大，電器設備的應用越來越多。低電壓大功率的電器設備出現一些問題，工作的電流較大，在啟動的時間電流強度更大，影響到實際的使用問題。最好將高壓電機應用到工業生產中，減小工作的電流以及啟動的電流，降低電機啟動對電網的影響。

一、高壓電器設備的保護控制

在高壓電機中，需要保護的功能較多，對主電路的高壓部分進行控制，可以采用直接啟動或者是高壓變頻器進行控制，直接啟動由計算機綜合保護控制器以及交流真空斷路器聯合構成。

1、直接啟動控制的原理

高壓電機直接啟動控制的原理主要表現在把真空接觸器直接啟動與綜合保護控制器結合在一起，高壓電機在使用以及漏電狀態產生電流，經過零序電TA和電TA采樣電路，進入綜合保護控制器電流信號的輸入端，綜合電路保護器可以對電機的運行狀態進行檢測分析，如果發生漏電、缺相等的故障，執行元件真空接觸器的動作，將電機的運行電源切斷，上傳故障的情況，與此同時，顯示聲光報警。當故障沒有排除時，把綜合保護控制器的程序鎖定，使其不能進入正常工作的狀態。

2、變頻啟動的控制原理

在以前，高壓電機變頻啟動采用的電壓結構是高-低-高，或者是三電平疊加結構，以IGBT大功率絕緣柵雙極性管為基礎，高壓變頻器對高壓電機的電源進行直接的操控。現階段，大功率高電壓等級IGBT絕緣柵雙極性晶體管開關管被成功的研制，電流結構是交-直-交型，鐵心變壓器結構被取代。

三相高壓交流電，通過大電流高壓整流二極管，整流成為高壓直流電，由快速絕緣柵雙極性高壓開關管IGBT進行觸發，生成三相交流高壓脈沖電源，是可變頻的電源。電抗器進行濾波，成為三相正弦波交流電（可變頻），供給高壓交流電機的日常運行。

變頻內計算機控制中心對快速絕緣柵雙極性高壓開關管IGBT的開啟和關斷進行控制，經過計算機的內部程序和外圍的電子電路，對高壓交流電頻率以及電壓幅值進行控制，高壓交流電機可以實現軟啟動、調控轉速以及軟停車。電壓輸出頻率可控范圍為0-400Hz。當高壓交流電機進入軟停車狀態時，計算機內部程序對開啟的脈沖進行調控觸動，使高壓濾波電容放出電流，對IGBT進行控制，釋放存電。當放電完成后，高壓指示燈熄滅，防止電路引發事故。

電機轉速公式：n = 60f/2p，轉速和頻率呈現線性的關系。由此公式推斷，變頻器公式是：c=u/f ，輸出電流是三相交流電，變頻的范圍是0-400Hz，用高載波頻率SPWM方式，載波頻率范圍是10-20kHz，IGBT是開關功率管，開關功率管能夠進行多只的串聯使用。如果頻率較低，可以增加起步電壓，電機機械運行的性能得以提升。

整機主控的核心部分是單片機，以單片機為基礎，對變頻器信號進行調控，進入指揮的狀態，在SPWM發生器中，將信號輸入進去，脈沖產生，脈沖進入功率驅動芯片，功率被放大到原來的狀態，IGBT開始進入工作狀態，輸出三相電，濾波電抗器 L對濾波進行處理，三相交流電輸出，電機能夠進行工作。計算機指揮控制中心對電壓、電流、轉速等進行控制。

變頻控制通常適合變頻電機，普通的電機當頻率處在低頻以及高頻狀態時，變頻器不適合控制，主要是因為變頻器是鐵心的材質。在低頻段，也就是0-20Hz，普通的高壓電機會發出高壓奇次諧波，電機發熱，對電機的使用壽命造成影響。當處在高頻段時，也就是50-100Hz以及超過這個范圍時，轉速過高，電機的軸承不能承受，遭到損壞，對電機的壽命造成影響。

二、高壓電氣的調試

1、調試范圍

高壓電氣調試為高壓電機正常運行提供保證，高壓電氣的調試包括：（1）高壓電纜；（2）電機綜合保護器；（3）高壓真空接觸器；（4）高壓電機；（5）高壓避雷器；（6）TA；（7）TV；（8）高壓變頻器。

2、調試內容

高壓電氣調試需要按照標準嚴格進行。電機綜合保護器技術參數在設定時，結合出廠說明書以及實踐經驗，進行動作試驗，結果顯示正常。在調試前，高壓電器必須進行絕緣電阻試驗，過程是：首先，搖表轉速均勻，保持在120r/min以內；其次，絕緣電阻必須使用AC2500V，采用兆歐表進行測試，兆歐表范圍是0-2500MΩ；再次，讀表時間是15s以及60s，記錄數據，并進行阻值吸收比的計算；最后，讀表結束以后，進行整理，先把試驗表筆拿開，停止搖表，直至停下。高壓真空接觸器對合閘以及分閘線圈動作電壓進行測試，計算相關的數據。

3、調試過程

高壓電機應當進行高壓耐壓的試驗，檢驗三相直流電阻、絕緣電阻以及繞組極性，對三相直流電阻應用精密的直流電橋測量。

試驗電源是AC380V，通過試驗操作臺調壓變壓器，進行調壓，在放電保護球隙器一側放置輸入高壓接入，另一側接入地線。

把放電保護球隙器放電時間調節好，在放電時，保護電壓要大于試驗電壓，電壓值調整好之后，斷開電源，接入接線，檢查地線的連接情況。當確定以后，進行下面的試驗。在實驗時，電壓值緩慢增加，電流表指沒有出現晃動，到達試驗的時間點，然后電壓緩慢降低，斷開電源。對于超過400kW的高壓電機進行耐壓試驗，在試驗以前，必須進行直流高壓泄露試驗。電流值必須符合要求。試驗前后，測量絕緣電阻值，使阻值符合要求。

結語

高壓電器設備大功率的應用將更加普遍，在工程中熟悉高壓電器設備自動化控制的原理，掌握電氣調試技術，非常重要。高壓電器設備實現自動化控制，有助于增加工業生產，拓展企業的業務。在實際的生活中，熟練掌握原理以及調試技術，可以避免電壓啟動時損壞電網。

參考文獻

[1]周維遠.綜述高壓電器設備自動化控制原理及電氣調試的技術[J].大科技，2012（18）.

[2]王靜.對高壓電器設備進行的探討[J].民營科技，2012（2）.

[3]王璽.新型高壓電器設備[J].科技致富向導，2013（6）.

作者簡介

王洪，男，（1972-），籍貫，吉林省梨樹縣，大學本科，工程師，研究方向：電氣工程及自動化。

王偉，男，（1975-），籍貫，吉林省梨樹縣，大學本科，工程師，研究方向：電氣工程及自動化。

（作者單位：1.國網吉林省電力有限公司四平市城郊供電分公司；2.國網吉林省電力有限公司四平供電公司）