低压变频器抗晃电方案中的应用与探讨

低压变频器抗晃电方案中的应用与探讨
彭增豪
中国平煤神马集团尼龙科技有限公司河南平顶山467000

摘要:低压变频器本身特有存在的一个主要物理特性就是其自身对整个电网电压波形的任何波动现象都较为特别敏感,变频器运转中突然出现了非正常的停机运行，出现的这种停机现象的一般是主要原因是由于系统电压出现突变从而发生造成了晃电事故。

关键词:防晃电;低压变频器;方案与应用

变频调速一直被广泛公认为是当今最成熟理想高效的调速技术方式之一,采用变频调速后,节能效果也就很明显。目前,低压变频器正在被业界广泛应用于石油、化工、冶金、钢铁矿山等化工各行各业。电力系统在实际运行工作过程中由于雷击、对地短路、故障重合跳闸、备自投动作、电网异常、大型设备突然启动等情况造成的电网电压瞬时跌落又恢复为正常。这种使电网电压的瞬间较大幅度的上下波动或者瞬间断电，然后系统又能够快速恢复原来工作水平的一种现象称为"晃电"。当电网发生"晃电"时,变频器易受电网电压波动的影响而造成停机。

1.晃电时变频器跳车原因与分析

在实际应用中.不同品牌低压变频器的低电压保护等级限量值和变频器控制回路的设计不同，导致低压变频器出现低电压保护跳闸的原因一般也就不同。通常导致变频器停车一般有以下几种原因

1.1低压变频器自身抗晃电能力差，根据实际试验及运行检测资料数据和事故现场的事故数据进行分析，可发现各种不同功率，不同型号，不同品牌的中低压变频器防晃电能力指标数值差别较大。通常会根据低压变频器品牌对电流低压精度要求和现场实际的工作需要分别进行型号配置。电网电压突然下降的幅度超过了15%或以上,并持续超过80ms以上,都可能导致低压变频器低压过载保护装置失效而发生自动跳闸,电机停机。

1.2变频器主接触器跳闸

通过分析因系统电压剧烈波动而导致停机的事故案例，变频器停机时电压平均下降15%~一20%，持续时间约为lOOms一200ms，低压变频器回路中的接触器已完全断开。变频器回路中控制接点完全断开。重新把回路上电复位后，低压变频器并没有任何故障记录。

2防晃电措施

为了做到能够实现有效地防晃电,首先用户要根据现有低压变频器运行特点合理的选择防晃电措施。在我们实际改造工作中可以通过运用变频器参数设置、应用抗晃电装置、DC-BANK系统等措施应对变频器晃电。

(1)低压变频器由逆变器及整流器等部件构成，具备瞬间停电保护功能、失压保护功能及过压保护功能，但在晃电比较强烈的情况下，变频器的保护机制将会停止运转。对于能够修改自动保护参数的低压变频器，可以在直接修改欠电压自动滞环宽度及直流参考值的基础上实现防晃电。如变压器的欠压自动保护参数无法修改，应通过调整变频器的再启动工作参数实现防晃电。调整再启动工作参数前应进行试验，确保在主电源晃电故障或晃电隐患消失后低压变频器能够自动实现再启动。如在试验中发现低压变频器启动失败，且重试后启动失败的次数达到3次以上，应注意重新修改启动参数，以保证在晃电消失后低压变频器能够实现自动激活。

(2)增加抗晃电装置。为更有效地改防晃电能力,我们应尽量正确选择增加抗晃电装置。针对交流接触器在发生系统晃电时，提供自动输出的直流电压来维持交流接触器不释放。当交流系统发生电压跌落（电压突然跌落 50V 或降低到 180V 以下）时，抗晃电装置启动交流转直流切换，切 换到直流维持状态，接触器线圈在直流电压的维持下，主触点和辅助触点继续吸合。装置在 晃电延时时间到后，判断交流电压是否恢复到正常值（程序默认 185V 以上），如果已经恢 复，则装置切换到交流运行状态，此时装置认为系统发生了“晃电”，装置“晃电”指示灯 点亮；如交流电压低于正常电压值，则 切断直流电压，并返回到交流模式，为下 次系统上电做好准备，此时，装置认为系统“断电”而非是“晃电”。系统 发生晃电的持续时间，一般在 0.5~1s 左右。晃电的延时时间设 置需要大于系统发生晃电的持续时间，并有一定的裕量。

3低压变频器防晃电实例分析

3.1防晃电背景

在低压电气系统出现晃电时,该变频器回路中的直流电压瞬间跌落，在电压跌落至设定限值时，变频器将自动开启欠电压保护动作。该变频器设定的最低电压值为直流电压的60%，在运行的过程中无法对电压限值参数进行调整，如电气系统的电压扰动达到20%左右及持续晃电时间达到200ms，变频器可自动停机，因此需要应用技术改造方案强化防晃电性能。

3.2技术措施

1.在改造变频器时应用变频器抗晃电装置。该装置可全面监测变频器母线欠压扰动，母线过压扰动，母线缺相，控制 电压欠压扰动。变频器出现电压扰动的情况下，通过判断变频器的启停状态或运行状态，来检测变频器是否停机，如果停 机，装置在电压恢复正常后（母线电压和控制电压），自动根据ERR状态进行复位ERR，然后启动变频器。当晃电发生时，母线电压或控制电压发生暂降、暂升，引起变频器停止工作，电压在允许时

间内恢复正常，装置先复归变频器故障信号，后再启动出口闭合自动重新启动变频器。而正常的分闸或保 护跳闸，电压未发生扰动，装置不会启动再启动，变频器(软启动)正常停机。

2.采用DC-BANK系统。在低压电气系统中的电压处于正常水平时，可将DC-BANK系统投入使用，接通变频器后，系统中的处理器可发出PLC逻辑控制指令，保证变频器正常运转，以模拟量电压及电流启动电动机。如配电系统中发生晃电，且直流母线中的电压低于限定值，DC-BANK系统可发出PLC指令，静态开关接收到指令后可快速切入变频器的直流母线，直流母线、整流单元之间的电流回路被切断，同时接通逆变单元与电池组之间的回路，保证电池组可以向逆变单元供电，在逆变单元发挥作用的情况下，可避免变频器出现间断运行问题。电气系统中的晃电消失及直流母排电压恢复至正常水平后，DC-BANK系统可发出PLC解锁指令，静态开关执行PLC指令，直流母排与电池组之间的回路断开，低压电气系统恢复供电。

4.结束语

综上,晃电可造成变频设备功能状态异常,严重时可能还会引发电力配网设施安全事故,由于各类低压设备装置的外形设计、安装和形式上具有复杂多样化运行特点,在正确运用低压晃电等预防保护措施时更应先认真全面分析变频设备的运行结构方式、工作参数、连接形式及电气防护技术等级。此外，要针对晃电特点优化低压变频设备的设计形式，提供相对平稳的运行环境，减少晃电产生的影响。

参考文献：

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[2]防低电压穿越装置在给煤变频器上的应用[J].庞胜汉，江伟.电气技术.2013（03）

[3]冯叶亮，杨帅.基于变频器防晃电技术的分析与应对策略[J].设备管理与维修，2017（08）：139-140.

作者简介：彭增豪，1984-11，男，本科，现任职于中国平煤神马集团尼龙科技有限公司，主要从事电气工程及其自动化工作。