有源型ST500电动机智能控制器回路改进与端子设置探讨

党铁虎

摘 要：韩二电公司2015年进行超低排放改造，在脱硫低压配电系统MCC负荷抽屉式开关中，应用了苏州万龙电气集团有限公司生产的有源型ST500电动机智能型控制器作为电动机的控制及保护元件。使用中曾出现抽屉开关送电即自启动问题，经过深入的分析和现场试验，本文提出了几种不同解决方案，并进行分析对比，通过一种简单易行的改进，使设备安全运行。

关键词：控制回路；端子；接触器状态

中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）22-0160-02

苏州万龙电气集团股份有限公司生产的ST500系列智能型电动机控制器具备对电动机的保护、控制、测量、通讯及故障管理功能。其简化了电动机二次控制、保护回路。同时由于采用模块化设计、体积小、结构紧凑，在各种抽屉开关中可直接使用，因而在现代大型发电企业低压厂用系统中广泛使用。韩二电公司II期建设中，400V MCC抽屉开关大量使用ST500无源型智能控制器，使用效果良好。因而在超低排放改造中，继续选用ST500做为400V MCC负荷开关控制器使用，但是因为选用的是有源型ST500系列产品，其控制功能和控制回路发生了一定的变化，在现场使用过程中曾发生抽屉开关送电电动机即自动启动的不安全情况。因此对有源型ST500的研究和对其控制回路进一步改进，对于现场安全运行具有重要意义，对于普及有源型ST500控制器的应用也具有一定意义。

1 ST500电动机智能控制器介绍

ST500系列智能型电动机控制器适用于额定频率50HZ，额定电压400V、额定电流至820A的三相交流异步电动机应用场所。可实现对电动机的保护、控制、测量，通讯及管理，该产品的使用简化了传统电动机二次控制保护电路，提供了完善的电动机控制保护措施，作为智能化终端还可实现基于多种总线方式的通讯组网，实现了分散控制保护和集中管理。控制器的应用极大地提高了生产效率，同时降低了现场调试和维护工作量。

ST500系列智能型电动机控制器与本文所讨论内容有关的几个性能介绍：

（1）由于控制器具备抗晃电和欠、失压重启动功能，为了实现些功能，装置内部的电源经过特殊处理，使装置工作电源失电后扔能维持一段时间工作（最长300S）。（2）控制器具备外部启动跟随功能，即控制器未接收到启动指令，也未发出启动指令，但是接触器动作，接触器状态发生翻转，这时控制器能自动跟随进入启动状态，并发出启动指令。

判断外部启动的条件有二个：

（1）接触器状态发生变化，利用功能端子1DI接入接触器辅助触点，当该触点状态发生变化时，引起1DI交流电位变化，则控制器检测到接触器已经启动，状态发生变化，即判断外部启动。（2）装置检测到三相有电流时（10%额定电流），即判断外部启动（见图2接线）。

2 问题的提出

2017年4月份脱硫运行人员在给一台380V设备电源开关送电操作过程中发生电动机自动启动（集控屏及开关就地均未操作），致使电动转动起來。虽未造成后果，但是属于严重问题。正常生产中，如果送电造成误启动，必将严重威胁人身及设备安全。因此针对此问题，必须认真查找原因予以解决，以保证设备及人身安全。

抽屉面板配置如图1，右侧开关把手为位置操作小开关，左侧开关把手为主回路电源开关。右侧小开关竖直位置为抽屉可移动位置。45°位置为试验位置，试验位置时二次回路接通。水平位置为工作位置，在工作位置时可合上主回路开关，一、二次回路接通。运行人员送电操作顺序为在移动位置时将抽屉开关推如间隔到位，然后依次将右侧小开关打到试验位置，再打到工作位置，之后再合上左侧主电源开关，送电过程完成。需要启动设备需在集控屏操作或开关就地ST500面板操作。

3 送电自启动原因分析

3.1 原控制回路接线

如图2，其中1DI定义为“接触器状态”，“常闭”。其接入KM辅助触点，闭触点；10DI定义为远程正向启动，接入DCS启动指令，开触点；12DI定义为远程停车，接入DCS停车指令，开触点。

3.2 正常启动、停车过程

启动过程：DCS发出启动指令，合闸触点闭合，10DI获得交流电位，控制器检

测到启动命令后动作于【1DO、1COM】触点闭合（脉冲），KM线圈励磁动作后自保持，主电路LM触点接通电动机运行。

停车过程：DCS发出停车指令，分闸触点闭合，12DI获得交流电位，控制器检测到停车命令动作于【5DO、1COM】触点断开（脉冲），KM线圈失电，主电路KM触点断开，电动机停止运行。

3.3 送电自启动过程分析

由原理接线图2可以看出，控制器工作电源（与控制回路电源相同）取自总电源。

试验位置时取自母线侧L1，工作位置时取自主回路空开QF负荷侧。在试验位置时，控制电源通过试验位置闭锁触点“QS试验”连接到L1，控制回路有电，1DI有交流电位，控制器不判断启动无动作输出。当小开关由试验位置打到工作位置时，因QF未合闸，控制回路失电，1DI失去电位，造成接触器状态翻转的假象。而控制器具有失电继续维持短时工作的性能，此时控制器误判断为外部启动而跟随启动，发出启动指令。若在此时合上主回路空开QF，则控制回路电源恢复，接触器线圈励磁使【1D0，1COM】之间KM触点闭合自保持，KM主触点接通动力回路，电动机启动运转。

这里需要注意的几个要素是：

（1）控制器检测接触器的状态，1DI端子即是实现检测接触器状态的功能，其接入KM闭触点，停车状态下该端子接入交流电源，一但失去交流电源，控制器即判断接触器状态发生变化，认为外部启动而跟随启动。（2）时间问题，控制器发出启动、停车命令是脉冲形式，特别是启动脉冲消失后的运行要依靠KM开触点自保持维持。如果在脉冲消失时还没有启动起来，则会启动失败。另外控制器在失去工作电源后维持工作时间也很短，在这段时间之后的操作就不会发生其他异常现象了。

4 改进方案

根据以上送电自启动的分析，我们可以从以下方面着手考虑：

（1）操作送电时间的配合，这是需要人为控制，很难满足。（2）控制回路供电电源（含控制器工作电源）改进。（3）接触器状态判断方式改进。以下就各方案分别进行阐述。

4.1 将工作位置的控制电源取自母线

如图3所示，通过这样改进后，当小开关由试验位置切换到工作位置时，通过抽屉开关内限位开关“QS运行”闭合，由母线取得控制电源，从而使得1DI及时得到交流电位，控制器不会发出启动指令。此方案实施简单，在抽屉开关内部很小改动即可实现。缺点是：

（1）仍有发生送电自启动的可能，因为小开关由试验位置切换到工作位置时，仍然存在控制回路失电的过程，1DI依然能够判断外部启动。（2）工作位置电源取自母线侧，存在安全隐患，当本抽屉内部元器件或回路故障时，可引起母线故障，扩大故障范围。

4.2 原接线不动，将控制器1DI设置为“通用”，“常闭”

从前面的分析可知，造成送电自启动的主要因素是控制器失电后，因1DI失去交流电源，使得控制器检测接触器状态误判为外部启动而引起自启动的。那么把1DI设置为“通用”后，控制器不对接触器状态进行判断，这样当1DI电位变化时，不会造成控制器外部启动的误判断，因而不发出跟随启动指令。此方案优点是简单，只需对控制器进行设置即可实现。缺点是控制器失去一个判断外部启动的条件。

4.3 1D1的设置不变，仍为“接触器状态”，“常开“，而将1DI所接闭触点改为开触点

正常停运时，1DI因接入KM开触点而无交流电位，因而在送电操作过程中虽然存在控制回路失电过程，但是1DI端子的电位不会发生变化，控制器检测不到接触器翻转，故而不会发出跟随启动指令。这个方案简单易行，僅需要将原接触器辅助触点的接线从闭触点移至开触点即可，而且保持控制器各项功能不变化。

5 方案比较

对以上三个方案的对比，我们可以看出，第一种方案安全系数低；第二种方案虽然实现简单方便，但是控制器失去了一个功能；第三种方案的实现也比较简单，仅需改动极少接线就可实现，且能满足控制器各项功能需求。因此，我们在现场采用第三种方案进行改进。

6 结语

通过对ST500控制器及控制回路的分析研究，对其控制回路简单的进行改进，经过近数月的运行观察，彻底解决了送电自启动问题，提高了发电厂设备的安全运行。

参考文献

[1]ST500智能型电动机控制器使用说明书-苏州万龙电气集团股份有限公司.

[2]大唐XXX公司脱硫系统增容提效改造工程<<380V电动机二次接线图》.