变频器抗晃电改造

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低压变频器防晃电方案研究

低压变频器防晃电方案研究摘要：低压变频器的一个特性就是对电网电压波动较为敏感，变频器的非正常停机的现象主要是因为系统电压发生晃电事故。

笔者在研究了低压变频器防晃电直流支撑方案和再起动方案，通过对常用解决方式的分析出现的弊端，提出了相应的对策，在解决低压变频器防晃电方式中，有一定的借鉴作用。

关键词：防晃电；低压变频器；电网安全晃电形式包括电压在短时间内跌落或越限、电压闪变、电压短时中断、短时间断电等，突然启动大容量用电或供电设备、自然雷击、突发性对地短路、配电网络故障等均可引发晃电。

目前电网环网及并网规模正在不断扩大，再加上电力网络中配置的大容量变压器、电机数量日益增加，致使晃电问题频繁发生，低压配电系统及系统中的设备对于晃电的抵御能力较差，应注意运用保护措施防止晃电对配电设备造成破坏。

本文探讨了低压变频器防晃电措施，旨在保证配电网络中的低压设备能够维持稳定运行，减少晃电带来的损失。

1.晃电时变频调速电动机跳车原因分析在实际应用中．不同低压变频器品牌低电压保护限值和控制回路设计不同．导致低压变频器低电压跳闸原因也不同通常变频调速电机低电压跳闸有以下几个原因1.1低压变频器自身抗晃电能力差根据运行和事故数据发现不同品牌低压变频器防晃电能力差别很大。

通常根据低压变频器自身低电压限值要求和实际需要进行整定表1列出了部分品牌的低压变频器配置和整定情况。

际需通过上表及实际运行发现Siemens（MM430）和ABPOWERFLEX700低压变频器自身抗晃电能力差．电网电压下降幅度超过15％以上，并持续80ms以上，都会导致低压变频器低电压保护动作而跳闸，电机停机。

低压变频器自身低电压限值偏低是导致晃电时低压变频器跳闸的原因。

2）ABBACS800—04—3—0440系列低压变频器自身抗晃电能力强．在保证低压变频器控制回路不断电、电机辅机不受晃电影响情况、变频电机所带负荷又不大时．短时晃电。

电网电压下降幅度不超过低压变频器低电压限值时．ABB变频调速电机不会跳车。

低压变频器抗晃电应用分析

低压变频器抗晃电应用分析摘要：本文结合大型石化企业生产装置连续运行的特点，分析电网晃电对变频器运行的影响。

通过DZQ-CF5X/L23抗晃电再启动装置在某石化企业供电系统实际应用案列，验证了低压变频器抗晃电的可行性。

关键词：抗晃电；控制；分析1.引言为了保证供电系统的稳定性，实现供电系统安全可靠运行，对大型石化企业的连续生产有着非常重要的意义。

抗晃电已经成为提高供电可靠性必须解决的首要问题。

目前，大型石化企业电气系统接线一般采用双母线带母联开关接线形式。

双电源供电，母联开关设置备用自动投入装置可以大大提高供电可靠性。

然而在石化企中业存在着大量的电动机、变频器等感性负荷，在电网晃电的过程中，大量变频电动机会因为保护跳闸，造成装置停工停产，给企业带来巨大损失。

2.电网晃电电网晃电，也称为电网电压暂降。

是指电网因保护切除短路故障、自动装置误切换或其他原因，造成的电网短时电压波动的现象。

一般电压波动幅值10%，时间持续在10ms至2s。

电网晃电会造成系统电压骤降，瞬间的电压波动将造成大量电动机负荷跳闸，进而导致生产装置停车，甚至引发火灾、爆炸等安全事故，严重影响企业安全生产运行。

目前，大型石油化工企业电气系统主接线一般采用双母线带母联开关接线，双电源供电，母联开关设置备自投装置可以大大提高供电可靠性。

然而在石化企业中存在着大量的电动机变频器感性负荷，在电网晃电的过程中，大量变频电动机会因电压波动造成保护跳闸，导致装置停工停产，给企业带来巨大损失和安全风险。

因此，晃电已经成为影响供电可靠性必须解决的首要问题。

3.电网晃电对变频器的影响1.当逆变器件为GTR（晶体管）时，一旦晃电（电压下降到控制阀值以下），控制电路将停止向驱动电路输出信号，使驱动电路和GTR全部停止工作。

2.当逆变器件为IGBT（绝缘栅双极型晶体管）时，在失压或停电后，将允许变频器继续工作一个短时间td（td有两种规定方法，一种为具体的规定时间，如15ms；另一种则规定为主电路的直流电压降到原值的85%所需的时间），若失压或停电时间to云南石化有大部分电机均使用西门子变频器，其逆变器核心元件IGBT（绝缘栅双极型晶闸管），该类型变频器自我保护相对敏感（控制阈值80%），电压波动幅度达到20%就会触发变频器动作跳闸。

抗晃电系统1：变频器的抗晃电措施1

抗晃电系统1：变频器的抗晃电措施1
变频器的抗晃电措施1
提高变频器的抗晃电能力要从主回路和控制回路两个方面着手采取措施。

本次交流谈谈从控制回路采取的措施。

如图1：当400V电压发生晃电，造成L3-N电压降低，则KA继电器或KM接触器释放，变频器停车。

KA继电器、KM接触器长期得电，也很容易损坏，造成变频器停车。

图1
在图2中：利用变频器的本身参数的“自保持”功能实现脉冲命
令启停变频器，而不需要象图1一样，依靠KA、KM的自保持来实现变频器的启停。

因些，图2中控制回路的晃电不会造成变频器停车，也将控制回路精减到极致。

变频器外围回路简单，提高了供电可靠性。

图2参数设定：
F01(频率设定)=1，频率设定由外置电位器设定。

F02(运行操作)=1，设定运行操作由外部端子FWD、REV输入运行命令。

X1输入端子设定为E01=6，将HLD信号作为三制式运行时的自保持信号使用。

保护原理：变频器检测到故障时，变频器的30A/30C常开触点闭合，接通S9分励脱扣器，QF跳闸。

这种接线消除了接触器KM和中间继电器KA因晃电或故障造成变频器停运的事故，践行了”用最少的元器件，最简单的接线，实现你需要的功能，提高系统的本质安全“的理念。

某工厂丹佛斯FC302变频器抗晃电改造

某工厂丹佛斯FC302变频器抗晃电改造摘要：某化工生产装置通过催化剂进料泵的注入量调节工艺生产的负荷量，催化剂进料泵的注入量与泵的转速高、低相关，而催化剂进料泵转速调节通过丹佛斯FC302变频器实现。

催化剂进料泵对抗晃电要求较高，因此，需要对丹佛斯FC302变频器进行抗晃电改造，以满足工艺生产的稳定要求。

丹佛斯FC302变频器的抗晃电改造包括：控制回路的接线改造；增加断电延时时间继电器；FC302变频器晃电参数优化。

通过改造进一步提高丹佛斯FC302变频器运行可靠性。

关键词：抗晃电；FC302变频器；DCS；变频器参数引言丹佛斯FC302变频器是催化剂进料泵进行调速的主要设备，其晃电时运行的稳定性直接影响工艺生产。

丹佛斯FC302变频器晃电的可靠性涉及控制回路接线、变频器内部参数优化等诸多方面。

因此，必须采取综合性的解决方案，保证抗晃电效果达到预期目标，使工艺生产装置得以连续稳定运行。

一、FC302变频器控制原理简介1、FC302变频器的控制原理图：图12、FC302变频器回路元件的动作逻辑：当现场RCU或DCS发出启动命令，主接触器吸合，主接触器的常开节点闭合，常开节点作为FC302变频器的启动指令，将变频器启动起来，现场电动机运行。

当发生晃电时，主接触器线圈失电，其主触头与辅助节点状态均返回，现场电动机停机。

当电源电压恢复正常，由于现场RCU或DCS未发出启动命令，现场电动机不会自动启动。

因此，该FC302变频器控制回路无法实现抗晃电功能。

二、FC302变频器运行信号增加延时功能1、 FC302变频器控制回路增加断电延时时间继电器，实现现场电动机晃电自动启动。

FC302变频器控制回路增加断电延时时间继电器KT。

在电网发生晃电时，该时间继电器的辅助节点延时断开；当电源电压恢复正常后，即使现场RCU或DCS未发出启动命令，也可通过KT时间继电器的常开辅助节点启动现场电动机，实现现场电动机晃电自动启动。

石化企业晃电影响及抗晃电措施

如图１示。所
在电网电压工作正常时，给负载供电，同时给储能电池充电；当市电欠压或突然掉电时，ＳＵＰ电源开始工作，由储能电池工给负载所需电源，维持正常的生产，从电网供电到电池供电没有切换
电之后，计算机重启使所有的控制设定值变为初始值，从而会引发重大事故的发生。
ｌ晃电的影响
１１晃电对变配电所的影响．
厂用变配电所的进线柜一般配有低电压保护，晃电引起的电网电压波动会造成变配电所进线开关柜欠压，低电压整定值设定过高的情况下，低电压
压短时失压、电网电压短时大幅度波动、短时断电
数秒等的电能质量事件。对于连续型生产企业，重要设备往往和整个工艺生产流程是连锁的，因晃电而造成非计划停机会使整个生产线瘫痪，进而导致非常大的经济损失，有时还会对操作人员的人生安
全造成威胁。
簧的弹力，接触器释放或者工作在临界弹跳区，而在特定的工作环境下（石化等连续性生产企业）如，这些情况都是不允许的。１ ห้องสมุดไป่ตู้ 晃电对计算机控制系统的影响．４对于控制系统来说，晃电的危害也将是不可想象的。晃电会使控制计算机停止工作，重新恢复供
交流接触器在公司低压电动机控制系统中应用
７Ｉｌ术０年１２电｜２２第ｏｌ技１期

晃电原因分析与解决方案

晃电原因分析与解决方案现状简述由于电网电压波动，低压电动机和变频器受到区外电网波动，导致非计划停机，对非正常生产及研发项目造成极大损失。

经过多方面原因分析，大部分原因是电网晃电幅度以及晃电时间，均超过接触器线圈保持电压的范围和时限，致使接触器欠压释放；而变频器对电压更为敏感，电压跌落至80%以下，变频器低电压保护功能动作，致使变频器报警停机。

原因分析1）晃电原因：晃电是指电压瞬时下降，下降的幅度区间为10-90%，持续时间为0.02-1s，甚至更长。

而电压瞬时暂降原因有以下几种类型：①母线内部故障，低压馈线和用电设备发生故障导致母线电压波动；②电动机起动，大容量电动机（或机群）起动时导致母线电压下降；③外部故障，外部电网发生短路故障、雷电冲击或者解列，导致电源中断。

其中电动机启动造成的母线电压暂降也可归类为内部故障。

综上，晃电产生的原因可以大体分为区内故障和区外故障。

所以，电网晃电具有一定的不可避免性、不确定性。

2）晃电对接触器的影响通常，低压系统中的电动机大多是异步电动机，电动机的控制回路是接触器控制回路，一般交流继电器当电压低于线圈额定电压的50%，时间超过30ms时接触器释放；当电压低于80%甚至更高，持续五个周波时接触器也释放，造成低压电动机失电停机。

3）晃电对变频器的影响低压变频器包括三相全波整流电路、储能滤波电路和逆变电路，为避免大电流对整流电路中的晶闸管或整流二极管的冲击，造成损坏。

变频器厂家都设置了欠压保护，电容电压下降到80%-70%时（各品牌厂家欠压定值不同），欠压保护动作封锁逆变脉冲，停止对外供电，持续时间大约为70-80ms，导致变频器报警停机，电源恢复后需人工复位解除故障报警才能重启变频器。

解决方案方案的理念是从配电网系统考虑，对重要负载保证其可靠的连续运行。

抗晃电模块可以在一些极端情况下，对敏感性电气元件释放后，当电源瞬时恢复，针对已释放的电气元件立即自动重合，使其迅速恢复工作。

变频器抗晃电技术研究

进行对比，新陈代谢模型的平均相对误差是３．８６１％，而ＧＭ（１，１）模型的为６．７２％。

因此，在实际应用中，ＧＭ（１，１）新陈代谢模型的预测精度优于ＧＭ（１，１）模型，可以很好的预测矿井瓦斯涌出量。

参考文献：［１］胡社荣，刘海荣．中国煤矿超大死亡事故及其原因雏析［Ｊ］．中国矿业，２００９，１８（５）：９９～１０３．［２］瓦斯通风防灭火安全研究所．矿井瓦斯涌出量预测方法的发展与贡献［Ｊ］．煤矿安全，２００３，３４（９）：１０～１３．［３］刘新喜，赵云胜．用灰色建模法预测矿井瓦斯涌出量［Ｊ］．中国安全科学学报，２０００，１０（４）：５１～５４．［４］曾勇，吴财芳．矿井瓦斯涌出量预测的模糊分形神经网络研究［Ｊ］．煤炭科学技术，２００４，３２（２）：６２～６５．［５］邓聚龙．灰色控制系统［Ｍ］．湖北：华中工学院出版社，１９８５．［６］郑小平，高金吉，刘梦婷．事故预测理论与方法［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００９作者简介：魏风清（１９６６－），男，河南新乡人，教授、高级工程师，现在河南理工大学安全科学与工程学院从事瓦斯防治技术研究及教学工作。

（收稿日期：２０１３－１－２８）Predicting the gas emission of the mine based on the gray GM (1,1)metabolism modelDynamic prediction model of gas emission based on Grey GM (1,1)metabolism modelＷＥＩＦｅｎｇ－ｑｉｎｇ，ＬＩＺｈｅｎ－ｘｉｎｇ，ＸＵＸｉａｎｇ－Ｌｅ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＳａｆｅｔｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ，４５４００３，Ｃｈｉｎａ；）Abstract:ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｇｒａｙＧＭ（１，１）ｍｏｄｅｌｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｔｈｅｃｏａｌｆａｃｅｇａｓｅｍｉｓｓｉｏｎ，ｂｙｔｈｅｗａｙｏｆａｄｄｉｎｇｔｈｅｎｅｗｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｄａｔａｆｒｏｍｔｈｅｇｒａｙＧＭ（１，１）ｍｏｄｅｌ，ａｎｄｒｅｍｏｖｅｔｈｅｏｌｄｄａｔａ，ｔｈｅｇｒａｙＧＭ（１，１）ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｍｏｄｅｌｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｔｈｅｇａｓｅｍｉｓｓｉｏｎｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｔｅｓｔｅｄｂｙｒｅｓｉｄｕａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｇｒａｙＧＭ（１，１）ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｍｏｄｅｌｉｓ３．８６１％，ｍｅｅｔｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｇｒａｙｔｈｅｏｒｙｍｏｄｅｌ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｇｒｅｙＧＭ（１，１）ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｖｅｒａｇｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅＧＭ（１，１）ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｍｏｄｅｌｉｓｌｏｗｅｒ，ａｎｄｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅＧＭ（１，１）ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｍｏｄｅｌｉｓｏｂ－ｖｉｏｕｓｌｙｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏｔｈｅｇｒａｙＧＭ（１，１）ｍｏｄｅｌ．Key words:Ｇｒｅｙｔｈｅｏｒｙ；ＧＭ（１，１）ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｍｏｄｅｌ；ｇａｓｅｍｉｓｓｉｏｎ；ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ变频器抗晃电技术研究王彦文，陈喆，郭林（中国矿业大学（北京校区）机电与信息工程学院，北京１０００８３）摘要随着电网规模及容量的不断扩大，由内外部因素导致的电网电压晃电会造成变频器欠压保护退出运行，导致电机停机、生产中断，给企业造成较大的经济损失和安全事故。

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1 引言
当前，变频器以其优良的调速性能和显著的节能效果，越来越被更多的现代化企业所采用，我公司的空分液氧泵电机采用了abb
acs800-07-0610-3+f253+f260+r712+p901变频器。

由于电网电压不稳定，导致液氧泵变频器在使用中产生了新的问题——变频器因电网晃电而跳闸。

低电压通常都是短时的，对传统的控制系统影响较小，而对变频器则会产生低压跳闸导致电机停止，影响生产。

每次由于电网晃电变频低压跳闸造成的非计划停机，都给公司造成很大的经济损失。

因此，如何使变频器在瞬时低电压时仍能正常工作成为关键问题。

2 变频器抗晃电改造原理及技术方案
2.1 变频器抗晃电改造关键
变频器抗晃电技术改造的关键是如何使变频器在瞬时电压低于
低电压保护整定值时还能正常工作。

我们这次改造方案根据变频器的工作原理和化工厂的实际情况，采用直流支撑系统dc-bank，在变频器直流侧加不间断直流电源，提高变频器的低电压跨越能力，保证了在厂用交流电源瞬时低电压时变频器能正常工作。

2.2 变频器抗“晃电”技术方案
(1)“晃电”问题分析
abb变频器都具有过压、失压和瞬间停电的保护功能。

变频器的逆变器件为igbt时，在失压或停电后，将允许变频器继续工作一个短时间td，若失压或停电时间totd，变频器自我保护停止运行。

一般td都在15～25ms，通常电源“晃电”较为强烈，都在几秒钟以上，变频器自我保护停止运行，电动机跳车。

电源电压的晃动造成了系统停车，严重影响了生产系统的稳定运行，造成了较大的经济损失。

(2)抗“晃电”技术方案
针对变频器因电网“晃电”导致液氧泵停车问题，采用直流支撑系统dc-bank，改造液氧泵变频器主电路中间直流回路，将液氧泵变频器主电路中间直流回路p(+)、n(-)引出，接至直流支撑系统
dc-bank的静态开关sw1输出的直流电源直流接触器mf1上，在电源电压波动即“晃电”时，依靠蓄电池bat为液氧泵变频器提供稳定的电源，保证变频器输出不变，液氧泵主电机转速保持不改变或液氧泵变频器欠电压保护功能不动作。

空分液氧泵与dc-bank直流电源支撑系统电气原理图如图1所示。

图1 空分液氧泵与dc-bank直流电源支撑系统电气原理图
2.3 直流支撑系统dc-bank工作原理及性能特点
(1)直流支撑dc-bank系统工作原理
当电网供电正常时，静态开关sw1处于关断状态，切断电池组bat与变频器的通路，直流支撑系统装置通过整流设备对蓄电池组进行浮充电，装置储能;当交流电源低于变频器低压保护值时，监控系统触发静态开关sw1瞬间导通，可以做到变频器由交流供电和由电池组供电的瞬时转换。

变频器由ac/dc整流器、dc/ac逆变器等组成;直流支撑系统dc-bank由电池组bat、充电器cd1、静态开关sw1、控制器plc等组成。

(2)母线电压正常条件下直流支撑系统投入过程
变频器电源端送入正常电压，变频器受电，内部cpu准备运行;控制设备dcs或plc或控制继电器送来启动运行指令。

电机按模拟控制，4~20ma电流决定变频器拖动电机的运行转速;等到系统正常运行后，变频器状态接点闭合。

直流支撑系统控制plc接受到变频器运行状态指令后，向直流接触器mf发出合闸指令;如果该回路的空气开关qf合闸，这时该回路在热备份状态。

(3)变频器电源失电，plc及静态开关都测到变频器失电信息，plc测到了母线电压
(4)变频器电源供电恢复时其直流环节的电压应立刻上升;母线
电压恢复使得plc重新得到电压正常信号而撤出静态开关闭锁指令。

当变频器直流母线电压大于直流支撑系统母线电压，并且plc撤出闭锁指令后静态开关立即关闭。

电机在这一过程中仍然保持不间断运行。

在充电器作用下对放过电的电池组补充电。

(5)母线电压连续在85%上下波动。

母线电压一旦小于
ac350v(>85%)，直流支撑系统即自动投入，由蓄电池直接向变频器的直流母线供电。

母线恢复正常值后，plc延时2s才撤出静态开关闭锁信号。

(6)根据液氧泵以前晃电跳车情况，我们设定蓄电池在供电10秒钟后plc自行切断直流接触器。

2.4 现有设备和改造条件
改造前提供的设备和现场条件：
(1)295kw、550a液氧泵1台;
(2)变频器为abb acs800-07-0610-3+f253+f260+r712+p901。

提供的现有条件：厂用电ac 380v/630a，3p+n+pe电源;被保护变频器的运行信号及故障信号引至dc-bank;被保护变频器电源状态取自abb变频器q10开关下口熔断器上端;被保护变频器二次接线图。

改造后的接线图如图2所示。

图2 改造后的接线图
2.5 dc-bank系统的调试
在电机规定的负荷下做2次断电试验，间隔24小时，支持时间均应为10s(暂定)。

在变频器工作正常的情况下，切断三相交流输入电源，系统自动切换成直流供电，保证受保护的变频器及电机不间断运行。

其中，变频器显示的频率保持恒定，没有任何变化。

然后送上三相交流电源，受保护的变频器及电机继续运行于交流电源工作状态，充电器给蓄电池充电，完成一次电源失电切换过程。

触摸屏显示并记录停电及恢复供电的时刻。

3 结束语
dc-bank系统投资成本相对较低，在工艺连续性强的化工企业具有非常广阔的推广应用前景。

以我公司为例，2008年4月，投资近70万元对空分系统核心设备液氧泵进行了抗“晃电”改造，保障了
液氧泵变频器在电网异常时的稳定可靠运行。

据统计，自2004年年底投运以来至2008年4月，公司6kv电网共发生5次“晃电”，导致液氧泵变频器因低电压跳车达4次。

然而在增加抗晃电系统
dc-bank后，截止当前已运行2年对，均未因系统晃电而引起变频器跳车，其间dc-bank装置在晃电时和电网恢复后投入退出均无异常，取得很好的效果。