WK-35电铲AFE柜检查及常见启动故障分析

皮海平

（江西铜业集团公司 德兴铜矿，江西 德兴 334224）

WK-35电铲AFE柜检查及常见启动故障分析

皮海平

（江西铜业集团公司 德兴铜矿，江西 德兴 334224）

随着德兴铜矿采矿日生产量13万t扩能,2010年首次购买了WK-35型电铲,与以往的2300XPA/C电铲相比,最大的区别就是其控制系统采用了更先进的交流变频调速系统。简要介绍了变频调速系统的组成及工作原理。在生产实践中积累了大量的维修经验，详细阐述了AFE柜的上电检查内容及常见启动故障解决措施。

WK-35电铲；AFE柜；检查；启动过程；故障说明；解决措施

1 引言

随着德兴铜矿日处理量13万t生产扩能和露天矿山特大型设备的国产化，2010年首次购买了太原重工集团自主生产制造的WK-35型电铲，其斗容为35m3。该电铲采用目前世界上最先进的交流变频调速系统［1］，它具有调速范围大且连续，可以与直流调速相媲美，容易实现正反转切换，启动电流小，可频繁启动与制动的优点［2］。为了充分发挥新设备的生产效率，降低设备的故障率，减少维修时间，掌握AFE柜的上电前检查及常见启动故障快速处理是有必要的。

2 WK-35型电铲变频调速电控系统

2.1 WK-35型电铲的变频调速系统由三个部分组成（1）人机界面；

（2）PLC；

（3）AFE变频传动。

2.2 整流回馈单元AFE（Active Front End）特点

（1）AFE［5］可从公用电网获取清洁（无谐波干扰）的交流能源。

（2）AFE允许功率因数可调。

（3）AFE可以在电压极度下降期间，输出电压仍可平稳过渡。

（4）AFE可使变频器具有极佳的动态响应,能适应伺服驱动的快速负载变化特性。在弱磁范围内，还可以承受类似负载冲击这样的苛刻条件，DC母线上的波纹可忽略不计，从而可延长电容器的寿命和减少电机的转矩波动。

（5）AFE可使变频器具有4象限运行能力，电动和发电状态之间可以相互平滑转移。（6）具有100%的能量再生能力。（7）无换相故障。

WK-35型电铲变频调速传动系统，采用AFE主从并联，公共直流母线挂多个逆变器，实现行走、回转、提升、推压功能，WK-35采用2台AFE并联。传动系统示意图见图1［3］。

图1 传动系统示意图

3 AFE柜上电前的检查

3.1 进线柜检查

（1）测量进线快熔有无损坏；

（2）主开关能否正常开闭（手柄易坏）；

（3）主接触器是否正常（触点是否动作灵敏，可以采用单接220V电源进行测试）；

（4）控制回路开关能否正常通断；

（5）进线电抗器绝缘是否可靠；

（6）上电前对主开关前端进线进行绝缘测试；

（7）校线。

3.2 滤波柜检查

（1）预充电接触器K4检查（触点动作是否正常，有无粘连；辅助触点接线，有无虚接）；

（2）滤波接触器K7检查（更换K4、K7之后特别注意进线、出线顺序以及辅助触点接线）；

（3）预充电电阻阻值测量（K4的下端和K7的上端之间）；

（4）滤波电容（电容档测角接电容值、电阻档有无充放电；电阻标定值）；

（5）R7、R8、R9阻尼电阻（0欧姆）；（6）电抗器绝缘；

（7）VSB板（重点检查接线）；

（8）24V变压器（抽头）；

（9）风机。

3.3 变频柜检查

（1）AFE变频柜同等功率的逆变柜保险有无损坏；

（2）主回路检查（直流母线之间、直流母线与三相输出之间、三相输出之间、直流母线以及三相输出分别对外壳有无短路，必要时五点短接对外壳进行绝缘测试）；

（3）IGBT功率模块静态检查（直流母线对三相输出有二极管特性且阻值基本均衡）；

（4）端子以及光纤是否有松动；

（5）风机（机械盘动，测量偏转电容和风机线圈的阻值，风机保险）；

（6）平衡电阻；

（7）VDU电阻；

（8）温度传感器。

4 AFE的启动过程

当PMU给出ON指令时，X9的4-5端子吸合，K4线圈得电，预充电电阻接触器吸合，三相进线经过预充电电阻，由AFE续流二极管整流，1s达到终值。CUSA X100 6-7端子开关量输出2发出指令到VSB X3 1-5用于电网角度检测回路，没问题后发出主接触器使能信号到X2 1-3，K10线圈得电，K10常开点闭合，K7线圈得电，滤波接触器吸合，K10，K7吸合后，主接触器K1，K2，K3线圈得电［4］，主接触器吸合500ms后，预充电接触器断开，启动过程结束。AFE启动过程主电路见图2，AFE启动过程控制电路见图3，AFE启动过程流程见图4。

图2 AFE启动过程主电路

图3 AFE启动过程控制电路

图4 AFE启动过程流程图

5 AFE启动中常见故障分析与处理

5.1F002

（1）故障说明：在预充电时间2s内，直流母线电压未达到最小限值660V。

（2）解决措施：①检查电网电压，是否低于设定值P071=660V；②检查最大预充电时间（P326），是否为2s。

5.2 F004

（1）故障说明：在输入端子上的电压小于响应阈值（在运行时的P074和在预充电的P071的50%）如果输入电压小于P071的80%和如果产生F013，则激活电网欠电压故障。如果在传动系统启动后（第一次）立即产生故障，则相序可能不正确。电网总是按顺时针相序来连接［6］。

（2）解决措施：①检查电网电压，运行时是否低于欠电压响应阈值P074=429V；②检查电压相序。

5.3 F039

（1）故障说明：在直流母线预充电期间已检测出接地故障。

（2）解决措施：检查所连接的逆变器最大功率是否大于4×AFE变频器功率。如果不是，检查直流母线是否短路。

6 结语

WK-35电铲虽然采用先进的变频控制技术，

但是必须定期检查AFE柜和掌握快速解决变频调速系统频繁出现故障的方法及措施,才能保证其稳定高效运行发挥其高效率特点。

［1］王兆安, 黄俊. 电力电子技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 2005:60-75.

［2］陈伯时. 电力拖动自动控制系统[M]. 北京: 机械工业出版社, 2006:100-110.

［3］苗根蝉, 刘晓星. WK-35电铲的电气故障类型与自诊断系统[J]. 机械工程与自动化, 2010(6):125-127.

［4］陈才. 6SE70变频器AFE在WK35电铲上的应用及故障分析[J]. 科技风, 2013(22):84,88.

［5］李兆轩. Masterdriver在WK-35电铲中的应用[J]. 露天采矿技术, 2013(11):49-51.

［6］孟晓芳, 李策. 西门子系列变频器及其工程应用[M]. 北京： 机械工业出版社, 2008:98-100.

Analysis on WK-35 Shovel AFE Cabinet Inspection and Common Start Fault

PI Hai-ping
（Jiangxi Copper Corporation Dexing Copper Mine, Dexing 334224, Jiangxi, China）

With the day production capacity expansion of 130000 tons in Dexing Copper Mine, the WK-35 type shovel was first purchased in 2010, compared with the previous 2300XPA/C electric shovel, the biggest difference is more advanced AC variable frequency speed regulation system is used for control system. In this paper, the composition and working principle of variable frequency speed regulation system is briefly introduced. Accumulating a large amount of repair experience in practice, the content of power on inspection and common start fault solutions of AFE cabinet are elaborated.

WK-35 cubic shovel；AFE cabinet；inspection；start-up process；fault description; solutions

TD422.4

B

1009-3842（2015）01-0077-04

2015-01-12

皮海平（1981-），男，江西赣州人，学士学位，在职研究生，主要从事采矿设备电气技术及设备管理工作。E-mail:xiebenshan111@163.com