高压电器设备的自动化控制及调试要点分析

2018-01-30秦振

中国设备工程 2018年22期

秦振

（宁波宝新不锈钢有限公司，浙江宁波 315807）

目前工业生产中应用的高压电器的种类和数量不断的增多，这些设备的应用促进了工业生产效率的提升。为了进一步推动高压电器设备的应用，降低其使用的能耗和促进其效率的提升，在高压设备中应用自动化控制和电气调试技术具有重要的作用，因此应加大对于这方面的研究力度，促进自动化控制和电气调试技术在高压设备中的应用。

1 高压电器设备的自动化控制原理

（1）高压电机直接启动的控制原理。高压电器设备的启动方法主要包括直接启动和变频启动两种，在研究高压电器设备启动的自动控制时主要从这两方面进行，从而实现高压电器设备的自动化启动。高压电器设备的直接启动控制主要是利用真空接触器和综合保护控制器这两个装置来实现的，通过将这两个装置进行有机的结合，能够获取最优化的高压电机直接启动控制设计的优化。在高压电器设备的实际应用中，利用零序电和电TA采样线路，能够将高压电机中工作的电流输送至综合保护器电流信号的输入端。与此同时，还能够将漏电电流输送至电流信号的输入端，通过这样的方式可以将综合保护器和相应电流信号有机的结合起来，在实现这种有机结合的情况下，能够更有效的对大功率电机设备的运行进行控制，对其运行的状态进行实时的检测，并进行及时的分析，及时的发现并且解决其运行过程中出现的问题。此外，当高压电器设备出现故障时，诸如综合保护器中出现短路、漏电、缺相以及电流过大等问题时，真空接触保护装置能够及时的做出反应，切断高压电器的供电，并且及时的将电路故障的实时信息上传，将其发送给控制器以及相应的工作人员。在接收到实时的故障信息之后，工作人员可以利用这些信息对发生的电路故障进行分析，确定故障的原因和位置等信息，并且采取有效的措施来进行修复，从而保证高压电器设备的正常工作，保障工业生产的效率。在发现高压设备出现电路故障，到设备被完全排除这一段时间内，综合保护控制器会采取保护措施，自动的对程序进行锁定控制，使真空接触器处于合闸状态，从而使电机设备在维修故障过程中处于停止运行的状态。

（2）高压电机的变频启动的控制原理。高压电器的变频启动形式在不断的发展，传统的高压电机变频启动主要采用三电平叠加或者高-低-高的电压结构，在应用IGBT 大功率绝缘栅双极性晶体管的基础之上，利用高压变频器来完成对其高压电器设备的直接控制。随着技术的不断发展，尤其是大功率高电压绝缘栅双极性晶体的研究取得了重大的进展，促进了高压电频器的升级，如今新型的高压变频器已经被广泛的应用于高压电器的变频启动之中。

这种高压变频器在工作过程中，其包含的大电流高压整流二极管将会进行电流的转换，将高压三相交流电转变为直流电，并且应用快速绝缘双极性高压开关管 IGBT 进行触发，通过这样的方式可以生成三相交流高压脉冲电源，这一电源可以作为变频电源使用。然后高压变频器中设置的电抗器可以对该电流进行滤波处理，从而将转化成的直流电再次转变为三项交流电，利用这样的方式，可以有效的保障交流电机的正常运行。在这一控制系统中，计算机控制中心能够控制交流电机执行软停车、全启动以及调速转动等功能，计算机控制中心是通过对绝缘栅双极性晶体管的开关进行直接的控制来完成对交流电机功能控制的。在高压交流电机处于软停车的情况下，计算机控制系统会执行以下操作，对脉冲进行调控，促使高压滤波电容进行放电操作，通过这样的方式来控制IGBT，从而实现储存电能的释放。

从电机的转动公式n=60f/2p可知，转速和频率之间的关系是成线性的，基于这一公式可以推导出变频器的公式为c=u/f，其输出的三项交流电的变频范围在0～400Hz之间。将输出的电流经载波频率较高的脉冲来进行调制，能够使其频率达到20kHz。为了电机能够正常的运行，在频率较低的情况下，应对起步电压进行适当的提升。在整个整机的主控部分，单片机是核心内容，变频器信号的调节和控制都是基于单片机来实现的。在工作过程中，单片机将信号传输到SPWM 发生器中，从而产生相应的脉冲电流，经功率驱动芯片，脉冲可以恢复到原本的状态，然后通过滤波电抗器进行滤波处理，能够有效的保证三相交流电进行的稳定输出，保证电机能够正常的工作。

值得注意的是，通常变频启动控制在低频或者高频普通电机中是无法发挥出其正常功能的，其只能够实现对于变频电机的控制，这主要是由于这些电机之间的结构差异导致的。低频普通电机的频率通常处于0～20Hz这一范围，在运行过程中其会产生奇次谐波，会造成电机出现异常发热的问题，导致设备无法发挥出其应有的功能。而高频普通电机的频率通常在50～100Hz这一范围内，在此频率之下常会导致转速过高，这对于轴承会造成较大的负担并导致其出现损伤，对设备的使用寿命造成不利的影响。

2 高压电器设备中的电气调试技术

为了保证高压电器设备的正常运行，对其进行电气调试是十分必要的，在高压电器设备的调试过程中，尤其要注意综合保护器、高压变频器以及高压避雷针等重要部分的调试工作，确定合理的调试范围，对于提升系统的运行效率也是十分重要的。

（1）高压电机进行电气调试的主要内容。在进行高压电气设备的调试过程中，首先需要对技术参数进行测定，为了确保其能够正常运行，应严格的按照说明书来设定相关的技术参数，并且在调试时应严格的按照高压电气设备交接试验标准和验收规范进行，从而保证调试准确性。此外，在进行设备的测量过程中，对绝缘电阻的有效性进行测量十分重要，因此在高压和耐压前后需要对其进行测试。电阻的测量是通过电阻摇表来进行的，当摇表转速保持在120r/min时，在15s和60s时及时的读取并且记录其示数，并且根据其计算阻值吸收比。在这个过程中，需要预防出现高压反冲的问题，因此在完成调试之后，应及时的撤掉所应用的实验表笔，摇表的转速应逐步调低，防止造成摇表的损坏。此外，在调试过程中，还需要应用高压真空接触器测量分闸线圈的动作电压与合闸线圈电压，记录下分闸线圈的位置以及合闸线圈的返回系数值，并且基于获取的信息计算端口耐压以及主触点位置的直流电阻。

（2）高压电气设备电气调试。在高压电器设备投入到实际应用之前，需要对其进行调试，保证其能够正常运行。需要调试的内容包括高压电器设备的三项直流电阻和绕组极性等，需要保证其测量的准确性，从而确保调试后的设备具有可靠性。在调试过程中，实验电源需要进行变压和调压处理，在经过处理并且满足条件之后，允许电源输入到变压器高压侧放电保护球隙器内，同时，还需要对另一侧进行接地处理。在这个过程中，需要注意应先对放电保护球隙器的放电间隙进行合理的调节，从而使放电保护值能够高于实验的电压，这样才能够保证不会由于电压过高而导致设备的损坏。在完成调试之后，需要注意应先切断电源，并且调整调压器指针，使其处于归零状态。在完成上述操作之后，连接好电流表和电路绕组，就可以进行下一步的试验了。另外需要注意的是，实验过程中为了保护设备，防止过电压对设备造成损害，应严格的控制电压的上升速度，在完成试验内容之后，需要逐步的降低电压并且切断电源。

（3）注意事项。在进行高压电器设备的调试过程中，需要注意以下几方面问题。第一，在进行耐压直流漏电检测时，需要确保试验设备可靠接地，并且需要设置隔离区，将试验地点隔离开来，禁止无关人员进入，防止发生危险。在完成实验之后还需对电缆两级进行检测，确保其不存在放电现象，避免由于高压存电而对人们造成伤害。第二，在直流电阻的测量过程中，测量电极和电机电极连接的安全性和可靠性是必须得到保证的，只有这样才能够有效的降低测量误差，从而保证阻值能够符合三相平衡的要求。第三，操作过程必须严格的遵守相关规范，进行标准化的操作，这样才能够保证电气调试的效率，确保高压电气设备的安全、稳定运行。