1 引言
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展, 變頻器以其調(diào)速精確、使用簡單、保護(hù)功能齊全等優(yōu)點(diǎn)逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的調(diào)速控制裝置而得到廣泛應(yīng)用;但由于國內(nèi)某些工廠的電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，導(dǎo)致變頻器在使用中產(chǎn)生了新的問題—變頻器低電壓跳閘。低電壓通常都是短時(shí)的, 對傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)影響較小，而對變頻器則會產(chǎn)生低電壓跳閘導(dǎo)致電機(jī)停止，影響生產(chǎn)。
遼化聚酯一廠是國內(nèi)使用變頻調(diào)速裝置較早的企業(yè)之一, 廠內(nèi)所使用的是德國西門子6SE48、6SE36、6SM12、6SE70、6SE71系列變頻器。電網(wǎng)電壓波動時(shí), 變頻器低電壓跳閘; 由于聚酯生產(chǎn)是一個(gè)連續(xù)的過程, 某些電動機(jī)在5s或10s內(nèi)不能恢復(fù), 就必須停機(jī), 而從值班室到MCC室(電氣室)最快也得30s, 所以對生產(chǎn)線的正常運(yùn)行造成很大的影響。故此必須解決變頻器低電壓跳閘問題。
2 系統(tǒng)分析
2.1 低電壓故障分析
低電壓故障產(chǎn)生的主要原因:
·大型設(shè)備啟動和應(yīng)用;
·主電力線切換;
·啟動大型電動機(jī);
·線路過載;
·雷擊使電源正弦波幅值受影響。
2.2 低電壓故障產(chǎn)生的影響
低電壓又稱為電壓下陷，是指電網(wǎng)電壓有效值介于額定值的80%"85%之間，并且持續(xù)時(shí)間達(dá)一個(gè)周期以上。通用電氣設(shè)備的電壓允許范圍一般在-15%" 10%之間，在低電壓狀態(tài)時(shí)由于超出設(shè)備所允許的電壓范圍而導(dǎo)致設(shè)備的停機(jī)及故障報(bào)警致使生產(chǎn)中斷，導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。
2.3 變頻器功能分折
經(jīng)了解, 遼化聚酯一廠現(xiàn)有西門子變頻器中, 6SE48、6SE70、6SE71系列變頻具有低電壓檢測及跟蹤再起動功能。
2.4 原控制系統(tǒng)分折
原控制系統(tǒng)圖如圖1所示。
圖1 原控制系統(tǒng)圖
原系統(tǒng)可由現(xiàn)場或DCS控制變頻裝置的啟停，運(yùn)行頻率由DCS通過4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號控制; 變頻裝置的運(yùn)行信號返回DCS作為變頻裝置運(yùn)行的保持信號。
3 解決方案
根據(jù)對現(xiàn)場變頻裝置的了解，6SE70、6SE71系列可用自身的自復(fù)位加跟蹤再啟動功能實(shí)現(xiàn)對低電壓故障的處理;其它變頻裝置由于型號較早而不具備以上功能，且數(shù)量較多，故只能對其加裝PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行集中處理。
3.1 解決方案系統(tǒng)圖
所解決的方案的控制系統(tǒng)圖如圖2所示。
圖2 控制系統(tǒng)圖
3.2 系統(tǒng)時(shí)序圖
控制系統(tǒng)的時(shí)序圖如圖3所示。
圖3 控制系統(tǒng)時(shí)序圖
3.3 系統(tǒng)說明
(1) 當(dāng)電網(wǎng)電壓正常情況下, 變頻器按原方式運(yùn)行, 加裝此系統(tǒng)對原運(yùn)行方式無影響。
(2) 電網(wǎng)低電壓時(shí), 可分為兩種情況: 一是瞬時(shí)低電壓(即在短時(shí)間內(nèi)電壓自動恢復(fù)正常)，此時(shí)此系統(tǒng)運(yùn)行，確保變頻器在電網(wǎng)電壓恢復(fù)后能啟動并繼續(xù)運(yùn)行; 二是長時(shí)間的低電壓, 此時(shí)系統(tǒng)將判斷為電網(wǎng)故障，變頻器發(fā)出報(bào)警。
為了確保此系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，PLC系統(tǒng)電源必須由不間斷電源供給。
(3) 關(guān)于低電壓檢測的說明:
根據(jù)6SE70、6SE71、6SE48系列變頻器使用說明書，此系列變頻器具有低電壓檢測信號。SY型數(shù)字式欠電壓繼電器及變頻器低電壓檢測信號兩者并聯(lián)方式來檢測低電壓信號，從而確保檢測信號的準(zhǔn)確性。
對于6SE36及6SM12系列變頻器，采用SY型數(shù)字式欠電壓繼電器來檢測低電壓信號。
(4) 關(guān)于變頻器再啟動的說明
據(jù)了解，廠內(nèi)的變頻器中6SE71、6SE70與6SE48系列變頻器均具有跟蹤再啟動功能，所以在低電壓過后，變頻器可以直接再啟動; 而對于6SE36、6SM12系列變頻器，其資料顯示其有此功能，但經(jīng)我方工程師證實(shí)實(shí)際無此功能; 但即使這種變頻器不具備跟蹤再啟動功能，也可以根據(jù)其實(shí)際情況給予足夠的延時(shí)再啟動或采用只復(fù)位不啟動，而改用人手啟動方式。
(5) 關(guān)于故障復(fù)位的說明
對于變頻器的故障輸出, 由于變頻器不能直接判斷是否為低電壓故障信號, 故只要變頻器發(fā)出故障信號, 加裝的PLC系統(tǒng)就給出復(fù)位信號進(jìn)行復(fù)位，若變頻器輸出的是低電壓報(bào)警信號，則PLC系統(tǒng)對其復(fù)位及啟動變頻器; 若輸出的不是低電壓故障信號，PLC系統(tǒng)也給復(fù)位, 但由于故障未排除，故變頻器仍然無法啟動，處于故障狀態(tài)，報(bào)警信號保持。
4 試驗(yàn)
在現(xiàn)場通過切換母線聯(lián)鎖產(chǎn)生電網(wǎng)的瞬間低電壓做試驗(yàn)，PLC系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求與使用單位的要求。母線聯(lián)鎖切換時(shí)PLC系統(tǒng)檢測到低電壓信號，對出現(xiàn)低電壓故障的變頻裝置進(jìn)行復(fù)位及按一定的順序再啟動變頻裝置;解決了由于低電壓而產(chǎn)生低電壓故障。對于變頻裝置的其它故障及電源長時(shí)間故障，PLC系統(tǒng)不動作。通過試驗(yàn)，本系統(tǒng)徹底解決了電網(wǎng)電壓波動引起變頻器低電壓故障報(bào)警而對生產(chǎn)造成的影響。
5 結(jié)束語
某些變頻器在供電網(wǎng)絡(luò)電壓突然降低時(shí)有跳閘現(xiàn)象，導(dǎo)致電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在一些連續(xù)的生產(chǎn)過程中，電機(jī)的突然停機(jī)導(dǎo)致生產(chǎn)停頓，有時(shí)會造成嚴(yán)重后果。采用本系統(tǒng)則可從根本上解決電網(wǎng)電壓波動，變頻器因低電化故障跳閘給生產(chǎn)帶來的影響。
參考文獻(xiàn)
[1] 西門子6SE48變頻器使用手冊
[2] 西門子6SE36變頻器使用手冊
[3] 西門子6SE12變頻器使用手冊
[4] 西門子MASTERDRIVES變頻器使用手冊
（轉(zhuǎn)載）
