直流电源自动检测投切装置在高压电动机控制回路中的应用

乔 兰

（中国石化仪征化纤股份有限公司PTA生产中心，江苏 仪征 211900）

设备改造

直流电源自动检测投切装置在高压电动机控制回路中的应用

乔 兰

（中国石化仪征化纤股份有限公司PTA生产中心，江苏 仪征 211900）

介绍了6 kV真空接触器、直流控制电源以及存在的隐患，提出了改进方案，并进行了系统的分析。

真空接触器；真空断续器；直流控制回路；整流器；稳压器；在线监测

中国石化仪征化纤股份公司PTA生产中心6 kV高压电动机出线柜采用VRC抽出式电气保持接触器，它的控制电源由直流柜DC-CC柜提供，一旦直流控制电源失电，会导致闭合的真空接触器断开，电机失电，严重威胁生产的安全稳定。曾经出现过因为直流控制电源缺失，致使一段MCC电机全部停运的事故。

1 存在问题分析

1.1 真空接触器

VRC抽出式电气保持真空接触器是6 kV MCC抽屉的重要核心器件，它基本由一个三级绝缘的单块件组成，具有很高的电气和机械性能，它包括3个真空断续器，以及用于主触头运行的电气连接和机电保护装置。

真空断续器由一具有较高机械和绝缘性能的陶瓷圆柱组成，包括固定触头和活动触头，它们在所建立的真空里运行，如图1所示。

环绕触头的是一金属柱形防护罩，它用于金属蒸气的冷凝。

断续器内所有元件由专用的无气体合金制成，固定触头安装在铜支撑管的一端，铜支撑管由陶瓷圆柱的金属端帽机械支撑，铜管的另一端伸展到圆柱体之外，并攻丝以做固定触头的端子。

封闭电磁铁适于直流运行，该中心采用电气闭锁型控制系统，常开的主电流承受触头，由电磁铁带电闭合，它克服了张开弹簧的作用力并转动活动衔铁。一个连续吸合的封闭电磁铁带电，闭合接触器，并保持带电状态。电磁铁失电，释放由张开弹簧储存的能量，分开触头，接触器断开。

图1 真空断续器结构

1.2 直流电源供电系统

该中心送配电系统中，设置了两套直流供电装置，一路用于生产的控制电源DC-CC，另一路则用于事故照明电源DC-EL，它们的内置结构基本一致。

以DC-CC柜为例，DC-CC由3路电源供电，一路由柴油发电机组通过应急电源柜ESB供电，另两路分别由低压开关柜PMCC2的A段“C2A”、B段的“C2B”供电，从而使直流柜DC-CC的供电电源的可靠性得到保证。380 V、50 Hz电源由PMCC“C2A”、“C2B”、ESB经过滤器EMI，抑制了无线电干扰，再经断路器IRP1／IRP2／IRP3送至变压器TR1变为270 V Ac。通过整流器将交流电变为直流电，一路供给蓄电池，蓄电池不依靠任何转换元件，直接与整流器输出和斩波稳压器输入相连；一路送至斩波稳压器，输出稳定的直流电压，误差控制为输入电压的±2%，经直流配电盘供给直流控制回路系统，如图2所示。

图2 直流电源供电系统

由图2可看出：

a）DC-CC虽有三路电源和蓄电池，但当斩波稳压器发生故障时，将不可避免地造成直流控制回路供电系统故障，严重时将导致所有6 kV电机控制电源失电，导致已闭合的接触器断开，对应的6 kV中压电机停运，给生产造成极大的影响；

b）当直流柜DC-CC内部发生故障需停车检修时，势必影响直流控制电源的供给；

c）每年停车检修时均有部分电机需处于运行状态，无法对DC-CC进行系统的检修，因得不到正常的维护和检修，DC-CC可能处于带病运行状态；

d）因直流柜DC-CC为意大利进口设备，备品备件只能储存到易损件，不可能将内部元件一一备齐，一旦内部某个重要器件损坏，而备件又缺失，势必影响检修周期和正常生产，即使损坏的元器件恰好有库存备件，也需要一定时间进行检修。综合以上几点，为确保生产安稳长满优，迫切需要通过改造来提高直流系统供电时的稳定性。

2 直流系统改造

这两套直流供电装置中，控制电源DC-CC承担关键设备的供电任务，而事故照明电源则相对重要性低一些，因此可通过技术改造，将事故照明电源（DC-EL）作为生产控制（DC-CC）的在线后备电源，以保证供电系统安全。

ZWK-TQ型直流电源自动检测投切装置，是一种专用设备微机控制器，系统应用微机技术，对向重要用户供电的（DC-CC）电源进行在线监测，如果出现故障则自动将后备电源（DC-EL）投入，以确保直流控制电源的供电可靠性。

2.1 自动检测投切装置

主要功能及技术指标：

a）监测点：5点。

① DC-CC输入端电压；

② DC-EL输入端电压；

③ DC-CC输出端电压；

④ DC-EL输出端电压；

⑤ 控制电源输出端电流。

b）检测速度：单点≤4 ms；

c）投切速度：≤10 ms；

d）工作电源：AC 220 V±10%；

e）工作环境温度：0～45℃；

f）工作环境湿度：≤80%。

2.2 工作原理

ZWK-TQ型直流电源自动检测投切装置内部结构包括主回路投切开关电路和ZWK-TQ微机控制器两个部分。

ZWK-TQ微机控制器是以单片微机为核心，并扩展了数据采入模块、模／数转换电路、显示电路和输出驱动模块等组成。如图3所示。

图3 ZWK工作原理

投切电路的核心部件采用了可控硅模块V1、V4，配合以相关操作开关部件，保护元件和显示部件组成，保证了投切速度，其主回路工作原理是将两路直流供电电源（即DC-CC、DC-EL）分别通过可控硅开关输出，经二极管V3、V6隔离后并联输出。可控硅的开关操作则由ZWK-TQ微机控制器控制。在两路输入的直流电源到可控硅之间，串入KM1、KM2接触器触点，它们分别由ZWK-TQ微机测控系统内部的输出继电器J1、J2控制。可控硅具有维持电流的特性，一旦触发则必须在电流过零时方能关断，因此KM1、KM2接触器触点是用以关断需切换的可控硅。

Q3、Q4为检修开关，当需要检修时，将Q3、Q4合上，其余开关均可分段进行检修。

ZWK-TQ微机控制器在投入运行后，就不断地巡回检测上列5点的电压电流状况，发现工作电源电压跌落到额定值的15%以下时，即将备用电源投入，同时继续监测并确认为电源故障后，将其切除，并发出报警。

为提高系统的可靠性，ZWK-TQ微机控制器采用双机热备技术，即控制器中的CPU卡采用双卡，一块为主CPU卡，另一块则为从CPU卡，在工作中双卡同时投入运行，当系统正常的情况下，主卡承担系统全部检测任务，而从卡则主要进行自身的诊断，同时监视主卡的运行情况，发现异常则自动投入运行，保证系统不中断。

3 结 语

经过在实际生产中的运行检验，证实直流电源自动检测投切装置极大地提高了直流控制系统运行的稳定性，解决了原来存在的问题，为DC-CC的正常检修提供了方便。通过自动切换，缩短了故障时间和检修时间，使生产处于稳定状态。

1 黄俊.半导体变流技术［M］.机械工业出版社，1989：48～135

2 哈尔滨工业大学电工学教研室.电工学［Z］.水利电力出版社，1992：409～517

The application of DC power automatical detecting and switching device in high-voltage motor control circuit

Qiao Lan

（The PTA production center of Sinopec Yizheng Chemical Fiber，Yizheng Jiangsu 211900，China）

The paper introduces 6 kV vacuum contactor，DC control power supply and the hidden trouble existed，puts forward improvement scheme and systematically analyzed.

vacuum contactor；vacuum interrupters；DC control circuit；rectifier；regulators；on-line monitoring

TM57

：B

：1006-334X（2010）01-0057-03

2010-01-07

乔兰（1970-），江苏泰县人，工程师，主要从事电气技术管理工作。