一種變頻器抗晃電回路問題分析及改進

陳國雄

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086）

0 引言

“晃電”也稱“電壓暫降”，是指電網遭受雷擊、系統內出現短路故障、大容量電機直接啟動、電源故障切換等情況下供電電壓有效值突然下降或幾乎完全損失，然后瞬間又回升到正常值附近的現象。

從以往的經驗來看，晃電持續的時間一般非常短，通常不會超過500 ms[1]，但對電壓波動敏感的變頻器來說，卻容易造成變頻器停機，變頻器的突然停車對于連續生產的化工裝置來說不僅會造成經濟損失，還可能導致安全事故的發生，因此需要對變頻器抗晃電能力提出要求，加強變頻器抗晃電能力，保證現場裝置平穩運行，降低安全風險。

1 存在問題及原因分析

某石化企業一種變頻器抗晃電回路如圖1所示，變頻器抗晃電回路中串入時間繼電器的通電延時常閉觸點，當變頻器正常運行后，抗晃電繼電器充電4 s后合上CM1常開觸點，時間繼電器設置延時6 s，6 s后時間繼電器通電延時常閉觸點打開。

圖1 變頻器控制回路

此種情況下：

1）正常操作SB2開關進行停機，抗晃電回路在斷開位置，電機正常停止；

2）當系統出現晃電瞬間失電時間繼電器瞬時返回成常閉觸點，抗晃電繼電器保持控制回路合閘狀態4 s時間，即4 s內系統電壓恢復則合上變頻器，保證變頻器繼續運行。

變頻器在運行過程中出現兩種故障情況：1）運行過程中現場無法停車；2）晃電過程中變頻器停機。

1.1 運行過程中現場無法停車

現象：現場操作柱正常停機后，電機又繼續啟動運行。

原因分析：對控制回路進行檢查，發現變頻器控制回路時間繼電器線圈故障，對照圖1分析，時間繼電器線圈故障后，時間繼電器常閉觸點保持，當現場操作柱操作SB2進行停機后，SB2復位成常閉，此時抗晃電繼電器處于充電狀態，CM1閉合，因此控制回路繼續接通，電機繼續啟動。

1.2 晃電過程中變頻器停機

現象：某變電站某臺10 kV電動機接線盒內C相電纜彎曲銅屏蔽層割裂電纜終端冷縮護套，導致A相接線柱對C相電纜銅屏蔽層放電（圖2），造成單相接地，并迅速發展為三相短路接地故障跳閘，此過程中站內系統電壓瞬間波動，低壓10臺變頻器無故障告警停機。

圖2 某電機接線盒電纜故障情況

原因分析：從圖3系統電壓波形中，系統電壓暫降時間持續約為100 ms，電壓最大跌落幅值約為70%。變頻器無任何報警自動停機的原因在于時間繼電器未釋放，而中間繼電器釋放導致變頻器停機，此過程變頻器認為是正常停機，因此不會報任何故障信號。

圖3 系統電壓波形圖

造成這種情況的原因在于抗晃電回路廠家設計不合理導致，時間繼電器和中間繼電器的吸合電壓和釋放電壓標準差不多，釋放電壓技術標準要求30%～70%額定電壓下能可靠釋放（GB/T 18908.1—2002中3.2.1.1.2規定：時間繼電器輸入電壓釋放值不應低于額定電壓的10%），這就導致部分時間繼電器由于自身釋放電壓較低而在電壓波動中沒有釋放，從而使抗晃電回路失效，變頻器停機。

2 整改措施

通過對故障情況進行分析，主要原因為變頻器抗晃電回路存在缺陷導致，為避免時間繼電器在系統電壓波動中存在釋放不確定的因素，對此類抗晃電回路進行整改，電路圖如圖4所示，改進的主要技術指標有如下幾點：

圖4 整改后變頻器控制回路

1）抗晃電再啟動控制器是單一元件，能滿足整個抗晃電回路的功能，不增加外部時間繼電器。

2）抗晃電再啟動控制器能區別正常停機和晃電停機。

3）抗晃電再啟動控制器能進行邏輯判斷：只有在滿足變頻器運行中突然停機，且此時電壓回路出現波動情況下才允許動作。

4）抗晃電再啟動控制器應能記錄晃電動作情況，確保動作情況可追溯。

3 結論

本文所述對存在缺陷的某變頻器抗晃電回路進行的分析與整改，充分保證了變頻器在系統電壓波動中穩定可靠運行的能力，避免了連續運行的化工裝置突然停車帶來的經濟損失及安全隱患。