一种变频器抗晃电回路问题分析及改进

陈国雄

（中海油惠州石化有限公司，广东 惠州 516086）

0 引言

“晃电”也称“电压暂降”，是指电网遭受雷击、系统内出现短路故障、大容量电机直接启动、电源故障切换等情况下供电电压有效值突然下降或几乎完全损失，然后瞬间又回升到正常值附近的现象。

从以往的经验来看，晃电持续的时间一般非常短，通常不会超过500 ms[1]，但对电压波动敏感的变频器来说，却容易造成变频器停机，变频器的突然停车对于连续生产的化工装置来说不仅会造成经济损失，还可能导致安全事故的发生，因此需要对变频器抗晃电能力提出要求，加强变频器抗晃电能力，保证现场装置平稳运行，降低安全风险。

1 存在问题及原因分析

某石化企业一种变频器抗晃电回路如图1所示，变频器抗晃电回路中串入时间继电器的通电延时常闭触点，当变频器正常运行后，抗晃电继电器充电4 s后合上CM1常开触点，时间继电器设置延时6 s，6 s后时间继电器通电延时常闭触点打开。

图1 变频器控制回路

此种情况下：

1）正常操作SB2开关进行停机，抗晃电回路在断开位置，电机正常停止；

2）当系统出现晃电瞬间失电时间继电器瞬时返回成常闭触点，抗晃电继电器保持控制回路合闸状态4 s时间，即4 s内系统电压恢复则合上变频器，保证变频器继续运行。

变频器在运行过程中出现两种故障情况：1）运行过程中现场无法停车；2）晃电过程中变频器停机。

1.1 运行过程中现场无法停车

现象：现场操作柱正常停机后，电机又继续启动运行。

原因分析：对控制回路进行检查，发现变频器控制回路时间继电器线圈故障，对照图1分析，时间继电器线圈故障后，时间继电器常闭触点保持，当现场操作柱操作SB2进行停机后，SB2复位成常闭，此时抗晃电继电器处于充电状态，CM1闭合，因此控制回路继续接通，电机继续启动。

1.2 晃电过程中变频器停机

现象：某变电站某台10 kV电动机接线盒内C相电缆弯曲铜屏蔽层割裂电缆终端冷缩护套，导致A相接线柱对C相电缆铜屏蔽层放电（图2），造成单相接地，并迅速发展为三相短路接地故障跳闸，此过程中站内系统电压瞬间波动，低压10台变频器无故障告警停机。

图2 某电机接线盒电缆故障情况

原因分析：从图3系统电压波形中，系统电压暂降时间持续约为100 ms，电压最大跌落幅值约为70%。变频器无任何报警自动停机的原因在于时间继电器未释放，而中间继电器释放导致变频器停机，此过程变频器认为是正常停机，因此不会报任何故障信号。

图3 系统电压波形图

造成这种情况的原因在于抗晃电回路厂家设计不合理导致，时间继电器和中间继电器的吸合电压和释放电压标准差不多，释放电压技术标准要求30%～70%额定电压下能可靠释放（GB/T 18908.1—2002中3.2.1.1.2规定：时间继电器输入电压释放值不应低于额定电压的10%），这就导致部分时间继电器由于自身释放电压较低而在电压波动中没有释放，从而使抗晃电回路失效，变频器停机。

2 整改措施

通过对故障情况进行分析，主要原因为变频器抗晃电回路存在缺陷导致，为避免时间继电器在系统电压波动中存在释放不确定的因素，对此类抗晃电回路进行整改，电路图如图4所示，改进的主要技术指标有如下几点：

图4 整改后变频器控制回路

1）抗晃电再启动控制器是单一元件，能满足整个抗晃电回路的功能，不增加外部时间继电器。

2）抗晃电再启动控制器能区别正常停机和晃电停机。

3）抗晃电再启动控制器能进行逻辑判断：只有在满足变频器运行中突然停机，且此时电压回路出现波动情况下才允许动作。

4）抗晃电再启动控制器应能记录晃电动作情况，确保动作情况可追溯。

3 结论

本文所述对存在缺陷的某变频器抗晃电回路进行的分析与整改，充分保证了变频器在系统电压波动中稳定可靠运行的能力，避免了连续运行的化工装置突然停车带来的经济损失及安全隐患。