高压变频电机控制回路的信号交接

2021-04-04徐文超

有色冶金设计与研究 2021年4期

徐文超

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌 330038）

随着电子技术的发展，变频器调速因其节能的优越性而被广泛应用[1]。但在高压变频电机调速系统中，由于涉及的电气设备较多，操作上有诸多不便，甚至可能会因为误操作导致安全隐患。如何保证高压变频电动机在操作过程中的安全性和灵活性，是值得关注的问题。笔者通过工程经验总结，提出设定高压变频电机的操作原则，并总结了相关电气设备之间的信号交接。

1 高压电机变频调速系统操作原则

一个完整的高压电机变频调速系统，一般包括以下电气设备：1）为调速系统提供电源的高压柜；2）为变频电机调速的变频器柜（包括变压器、变频器以及变频器控制系统）；3）安装在变频电机附近，操作变频电机用的现场控制箱；4）监视和调速控制变频电机的DCS（或PLC）柜；5）变频电机本体。上述设备由于工艺的需求以及总图布置的缘故，经常不在同一位置[2]。

为保证设备检修时操作人员的安全及操作灵活性，应遵守如下操作原则：1）应设置为仅由高压变频电机旁的现场控制箱来启停电动机。2）在现场控制箱、变频器本体以及DCS（或PLC）柜均设置有调速功能，以实现灵活调速；但同一时间，只能允许一处调速。3）考虑到紧急状况下的安全性，在现场控制箱、变频器本体以及DCS（或PLC）柜还应设置有紧急停车功能。

2 信号交接配置

根据笔者工程实践经验，在上述操作原则的基础上，再配合增加相关设备之间的信号交接与联锁，可以保证高压变频电机在运行和操作过程中的安全性和灵活性。增加的相关设备之间具体信号的交接配置如下。

2.1 高压柜送出的信号或指令

1）备妥信号，包括转换开关工作位+手车工作位置。其中，转换开关安装在高压柜上，分别设置检修/工作的转换功能。当转换开关在就地位时，由现场控制箱分、合高压柜断路器；当转换开关在检修位时，闭锁现场控制箱对高压柜断路器进行分闸或合闸操作。备妥信号分别送至现场控制箱和变频器柜，作信号指示用，告知高压柜的断路器具备合闸条件。

2）断路器的分、合辅助触点信号，分别送至现场控制箱、变频器柜和DCS（PLC）柜，作分。合闸指示用，告知高压柜断路器的分、合闸状态。

3）保护装置输出的动作信号，通过中继扩展后同时送至现场控制箱、DCS（PLC）柜和变频器柜，作故障指示用，告知高压柜断路器出现故障跳闸，且使现场控制箱不再对高压柜断路器进行合闸操作。

2.2 DCS（PLC）柜送出的信号或指令

1）允许合闸信号，送至高压柜。该信号表示该电机具备起动条件，即该电机在工艺流程上已经具备起动条件，用作高压柜合闸条件之一。

2）联锁跳闸信号，表示在工艺流程上或紧急故障条件下，该电机需要停止。该信号通过中继扩展后，分别送至高压柜的分闸回路和高压柜综保装置的开入量，让高压柜断路器分闸，告知综保装置分闸原因。

3）发出转速控制（4～20 mA）给变频器柜，以控制转速。

2.3 变频器送出的信号或指令

1）备妥信号，送至高压柜，用作高压柜合闸条件之一。

2）故障跳闸（主要为变压器的非电量保护），指令送至高压柜。该信号通过中继扩展后，分别送至高压柜的分闸回路和高压柜综保装置的开入量，让高压柜断路器分闸，且告知综保装置分闸原因。

3）急停信号指令去跳高压柜断路器。

4）变频器的运行信号、变频器轻故障信号、变频器重故障信号分别送至现场控制箱和DCS（PLC）柜，作信号指示用，告知变频器的运行状态，判断是否能操作变频器。

5）变频器的转速信号（4～20 mA）、电机电流信号（4～20 mA）送至现场控制箱进行显示。

2.4 现场控制箱送出的信号或指令

1）正常分、合闸高压柜断路器；2）急停跳高压柜断路器，仅在现场出现紧急事故用；3）正常启停变频器；4）发出转速控制（4～20 mA）给变频器柜，以控制转速。

关于转速控制的地点一般如下规定：1）在变频器柜上设置本地/远程转换开关。当转换开关设置在本地时，由变频器控制转速；当转换开关设置在远程时，由现场控制箱或DCS（PLC）柜控制转速。2）另在现场控制箱上设置本地/远程转换开关。当现场控制箱上的转换开关设置在本地，且变频器上的转换开关设置在远程时，由现场控制箱控制转速；当现场控制箱上的转换开关设置在远程时，且变频器上的转换开关也设置在远程时，由DCS（PLC）柜控制转速。即，由变频器控制转速时，仅要求变频器上的转换开关设置在本地即可；由现场控制箱控制转速时，不但要求变频器上的转换开关设置在远程，而且还要求现场控制箱上的转换开关设置在本地；由DCS（PLC）柜控制转速时，不但要求变频器上的转换开关设置在远程，而且还要求现场控制箱上的转换开关设置在远程。因此，为了达到这个目的，变频器的远程接点信号须分别送至现场控制箱和DCS（PLC）柜，且现场控制箱的远程接点信号也需送至DCS（PLC）柜。

2.5 变频电机本体送出的信号

变频电机本体送出的信号为电机本体的非电量信号，比如绕组温度。先把这些信号送至DCS（PLC）柜，当这些非电量信号出现异常时，由DCS（PLC）柜的联锁跳闸回路发出停车指令给变频器，使电机停止运行。

对于配有一些辅助设备的高压变频电机，由于辅助设备与电机之间有联锁关系，一般要求厂家配带PLC柜。当电机起动前，需要该PLC柜判断是否具备起动条件。如果具备条件，给相应的高压柜一条起动备妥指令；同理，在运行过程中，由于辅助设备的原因，该电机不能再运行时，该PLC柜发出一条停止运行指令给变频器，使电机停止运行。另外，一些信号通过通信或硬件点送至PLC（DCS）机柜。