燃机变频启动引起控制信号干扰及处理方法

许敏

摘要：针对9FB机组燃机变频启动过程中，引起超滤反渗透碱加药计量泵电机变频器控制信号干扰的原因及处理方法。

关键词：变频启动  干扰  控制信号  电磁干扰

引言

电磁干扰源电磁干扰源分为自然界和人为两种。自然界的电磁干扰主要是雷击产生的大气噪声。人为电磁干扰源分为有意和无意两种，前者是指那些必须发射电磁波的电子设备，如调频波、调幅波、电视、广播发射机以及雷达和移动无线通讯机等;后者是指那些工作时产生无用的电磁干扰信号的电子设备，如计算机设备、继电器、开关、荧光照明灯、电弧焊机以及点火装置等。容易受到电磁干扰影响的电子装置有通讯接收机（收音机、电视机等） 、雷达、导航设备、计算机等，特别是这些电子装置中的电源，对电磁干扰更是十分敏感。

一、燃机变频启动概述

燃机发电机组为高压变频装置（简称LCI）启动方式。燃机启动时发电机作为同步电动机形式，高压变频装置LCI为发电机定子输入电流，启动励磁变对转子输入电流是发电机转换为电动机的方式进行变频启动，发电机带动同轴的燃机转动，当转速达84%额定转速时，高压变频启动装置自动解列退出运行。高压变频启动装置及启动励磁变电源均取自6kV 厂用段。以第二套机组近期启动数据为例，高压变频启动装置启动时6.23kV电源降低到6.053kV，降低177V。电流增大，第二套机组6kV IIB段电流由91A增到117A，增加26A。PC段及MCC电压电流变化趋势与6kV配电段相同。

二、受到干扰设备情况

酸碱区域两台超滤反渗透碱加药计量泵电机采用变频控制方式（启动控制回路如下图2），其在燃机变频启动过程中无启动命令信号自启动，并且化水DCS远方停止命令发出后，仍处于运行状态。又据历次统计数据得出：第二套机组9次启动中，两台超滤反渗透碱加药计量泵必自启，同等频次下，第一套机组燃机变频启动过程中，两台超滤反渗透碱加药计量泵电机仅有2次自启。而且三个区域从西到东排列顺序是酸碱区域、第一套机组区域和第二套机组区域。为找到根源，专业人员进行以下排查：

（1）远方控制电缆直接接至变频器启动端子。

（2）化水DCS未无误发启动命令，停止命令已送达。

（3）超滤反渗透碱加药计量泵电机控制回路无异常，变频器经检测无异常。

（4）在LCI启动过程中超滤反渗透碱加药计量泵电机自启动的情况下，拆除化水DCS柜至电机控制柜控制电缆与控制柜端子排接线端后，电机停运。

（5）在LCI启动过程中超滤反渗透碱加药计量泵电机自启动的情况下，拆除化水DCS柜至电机控制柜控制电缆与化水DCS柜端子排接线端后，控制柜端子仍能测量最高46mV电压值，电流值为5mA左右。

（6）检查化水DCS柜内此控制电缆接地良好，除LCI启动情况外，超滤反渗透碱加药计量泵电机未出现自启情况。

由此，锁定此次故障原因是超滤反渗透碱加药计量泵电机控制柜远方控制电缆受到干扰，而且干扰源与LCI有关。

三、原因分析

此现象涉及两个方面：

1、同样是变频启动方式，距离较近的电机未自启，而距离较远的自启动且接收到停止命令未停止。

原因为：第二套机组燃机变频启动时，距其400m处的超滤反渗透碱加药计量泵电机无故自启，而同为变频控制方式且距其10m的第二套机组燃机透平间冷却风机电机未自启。究其原因为超滤反渗透碱加药计量泵电机功率为550W，冷却风机电机为45kW。电机容量不同所配变频器容量不同，进而控制板件上的继电器启动电流亦不同。所以，小容量电机所配变频器控制板件上继电器相对较小，进而mA级干扰电流可以满足碱加药计量泵电机变频器启动而无法驱动A级电流驱动冷却风机变频器启动。又因碱加药计量泵电机变频器受到停止控制信号是脉冲信号和干扰导致的启动信号是持续信号双重影响，使变频器虽接收停止信号，执行停止信号过程中，停止信号消失，而启动信号未断。因此变频器又执行启动信号继续运行，这从感官上使人感觉变频器驱动的电机未停止。

2、距超滤反渗透碱加药计量泵为136m的第一套机组燃机变频启动装置较第二套机组燃机变频启动装置影响较小。原因为：

由图3可以得出，超滤反渗透碱加药计量泵电机电源取自第二套机组6kV IIB段，与此同时，燃机变频启动装置亦取自该段，按照大功率设备直接启动将拉低配电段电压，提高配电系统电流的原理。电机电源电缆电流将增加，这强化电缆附近的磁场，进而使同槽盒控制电缆电流增大至驱动该电机变频器所需电流值，变频器及电机启动。

四、解决方案的选择

1、在电机变频器启动控制线加装屏蔽环，过滤干扰信号。

优点：操作简单直接卡在线上即可，无需拆线。

缺点：屏蔽环由于磁铁尺寸限制，磁场小，可消除的干扰信号有限。

2、在变频器启动控制线缠绕铜屏蔽丝并接地。

优点：操作解答，无需外购元件，可回收利用旧电缆。

缺点：此方法受到包绕人员工艺的影响较大，而且针对电流量信号，如接地点与化水DCS机柜非等电位接地，极易由于接触不良产生电压差，产生新的干扰源。

3、化水DCS启动干节点接入220V控制继电器线圈回路，该启动回路电源从控制总电源220V取电，继电器常开触点替代原控制回路中化水DCS干节点位置（如下图4）。

优点：抗干扰能力强，接线简单。

缺点：需将现有化水DCS卡件更换为配备承载220V电压继电器的卡件，投资较高。

4、化水DCS启动干节点接入24V控制继电器线圈回路，该启动回路电源从24V电源模块取电，24V电源模块电源取自控制柜220V电源，继电器常开触点替代原控制回路中化水DCS干节点位置。（如下图5）

优点：无需更换现有化水DCS卡件，接线简单，抗干扰能力较强。

缺点：需购置24电源模块，并安装。

据此发现，从节约成本及抗干扰能力两方面考虑方案4最优，而且结合原因1的分析，最终确定使用方案4。经过改线后，运行6个月经历数次第二套机组启停，再未发生过超滤反渗透碱加药计量泵自启的情况。

五、结论

通过对燃机变频启动过程中干扰的来源和引起其它设备自启的分析，提出了解决这些问题的实际对策，随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，重视变频器的抗干扰要求，已成为变频调速传动系统设计、应用必须面对的问题，也是变频器应用和推广的关键之一。变频器存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和補偿来解决。工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高，满足实际需要的真正“绿色”变频器也会不久面世。

参考文献：

（1）变频器应用手册吴忠智吴加林编著机械工业出版社

（2）变频器调速应用实践张燕宾著机械工业出版社

（3）电磁兼容性原理与设计王定华著电子科技大学出版社