变频器过电流

变频器过电流（精选七篇）

变频器过电流 篇1

关键词：变频器,电流互感器,过电流

引言

西门子系列变频器发生过电流故障, 一是电机侧有短路或者接地的地方, 二是变频器内部原因造成。

1 电机侧有短路或者接地的地方

当电机侧有短路或者接地时, 在瞬间大于变频器内部参数设定电流最大值, 变频器就会报过电流故障而停机。此时应该停电检查电机侧三相接线, 用兆欧表测量相对地和相对相间绝缘阻值, 找到绝缘阻值低的相线, 并作相应处理。

2 变频器内部原因

如果变频器报过电流故障, 在变频器待机状态下过电流故障不能复位, 那一定是变频器内部出了问题。

2.1 变频器输出侧电流互感器故障

西门子系列变频器在输出侧UVW三相各安装一个电流互感器, 电流互感器利用霍尔磁补偿原理, 负责检测输出电流大小, 三相电流是否平衡。

原边主回路有一被测电流I1, 将产生磁通Φ1, 被副边补偿线圈通过的电流I2, 所产生的磁通Φ2, 进行补偿后保持磁平衡状态, 霍尔器件则始终处于检测零磁通的作用。所以称为霍尔磁补偿电流传感器。突出的优点是响应时间快和测量精度高, 特别适用于弱小电流的检测。

按照霍尔磁补偿原理制成了额定输入从0.01A~500A系列规格的电流传感器。

由于磁补偿式电流传感器必须在磁环上绕成千上万匝的补偿线圈, 因而成本增加;其次, 工作电流消耗也相应增加;但它却具有不可比拟的较高精度和快速响应等优点。

西门子6SE7系列变频器电流互感器发生故障时, 变频器显示故障代码F011或者F029 (测量值传感系统中的故障) , 此时应对变频器三个电流互感器进行测量。

变频器在停机状态时, 对地测OUT点, 应为0V, 在运行中, 则随输出电流大小比例输出几伏的交流信号电压。

电流互感器损坏后, 在静态时 (变频器停机) 即输出一个正或负的较高的直流电压 (通常为1V以上) , 多为内部运算放大器损坏。变频器上电自检, 即显示故障代码, 并且不能复位操作。

用万用表测量电流互感器方法。电流互感器引出线一共有根, 分别为棕色线 (+24V) , 绿色线 (-24V) , 白色线 (信号线) 。在设备有24V电源的情况下, 万用表打到直流电压档, 白色信号线接万用表的红表笔, 万用表黑表笔接地, 此时如果被测电压大于1V, 那么该信号线对应的电流互感器确定已损坏。更换同型号电流互感器6SE7系列变频器F011或者F029故障解除。

也可用逐一排除法对故障快速定位。单台运行的变频器, 当拔下三个互感器的其中一个插针时, 如果故障能复位, 说明该传感器已损坏;主从运行的逆变器, 先拔下CUVC底板上对应的两个主从传感器端子排中的一个, 如果故障能复位, 确定主的或者从的有问题, 然后再查找具体哪一个损坏。主从运行的装置, 报故障 (F011) 不能复位, 如果拔掉从的端子排, 故障复位, 可以先拔掉进行生产, 待检修再处理。

2.2 如果检测电流互感器都无问题, 则更换ABO模块

ABO模块插装于IVI模块上, 插接形式类似于计算机的内存条。IVI模块完成主控制板部分与系统本体部分的信号交换, 它安装于电子箱、铁盒后面并与之固定。其中电流互感器信号的接收和传送, 电流互感器的供电都在IVI模块上完成。

ABO这个子模块的主要功能是装有各种实际值传感器的取样电阻或负载电阻。系统功率规格不同或相应的实际值传感器不同时, 此模块就会不同。因此不可以随意调换, 更换前必须仔细核对定货号。

ABO的插装结构有时会在经过运输等过程后跳松, 或者在安装其它部件时, 无意中将它碰松, 这样在通电运行时, 就会报故障 (例如F011) , 因此, 需要有检查它的意识。不同电压等级, 但是功率等级相同的ABO模块是不同的, 定购与更换前一定要核准定货号。

2.3 如果故障仍未解除, 则更换CUVC控制单元电路板

更换CUVC控制单元电路板, 必须对功率部分重新进行定义。功率部分的定义已在发货之前完成。如果更换CUVC, 要重新设定, 一般情况下不要求。在功率部分定义时, 控制电子板上电, 在所有的书本型, 装机装柜型装置和调速柜都需如此。如果CUVC板在不同装置间调换, 而没有进行功率部分再定义, 装置在上电之后可能被损坏。当执行功率部分定义时, 装置必须切换到“功率部分定义”状态。选择“功率部分定义”菜单, 功率部分用输入编码代号 (P070) 在菜单中进行定义。输入相关装置的代号, 代号决定了订货号 (MLFB) , 订货号可从装置铭牌数据中读出。

功率部分进行重新定义后, 再讲备份好的参数上传到装置中, 上传成功, 对变频器进行在线试车。

3 结束语

变频器过电流故障在生产过程中是常见的故障。过电流的检测在电流互感器, 如果检测出外部原因过电流, 则系统停车后该故障能复位;如果检测出是内部原因过电流, 应为检测器件出了问题, 应从电流互感器查起, 逐一排查解决。上述的过电流故障分析及处理方法在实践中证明是行之有效的。

参考文献

低压变频器电流显示异常分析 篇2

鸡西热电公司在2009年对#1、#2机组的2台热网疏水泵控制方式进行了改造。改造前,2台热网疏水泵电机采用工频控制方式;电源分别引自380V IA段母线室41A23开关、380VⅡA段母线室42A30开关;起动时由运行人员就地或在热网控制室进行远程操作。改造后,2台热网疏水泵电机采用变频控制方式,通过调节频率来控制电机转速;电源由2台开关引至各自的变频控制柜,再经电缆到2台热网疏水泵电机;起动时由运行人员在CRT画面上远程操作开关合闸。

该变频器为西门子6SE9533-7EL40型,容量为200kW;上一级开关为AHB型船用开关,额定电流为250A;电机型号为Y-315S-2,容量为110kW,额定电流为203A。在调整变频器参数时发现,一旦频率调整到50Hz,上一级开关将在5min后跳闸。于是进行了相应检查,结果发现在CRT画面上将频率调整到35Hz时,智能脱扣器显示电流为200A;当频率调整到50Hz时,智能脱扣器显示电流为355A,超过了开关额定容量,导致DW914B开关延时5min后动作。

1 原因分析

低压变频器采用“交一直一交”供电方式(如图1所示),输入侧是整流和滤波回路。只有当电源线电压的瞬时值UL大于电容器两端的直流电压UD时,整流桥中才有充电电流,因此充电电流总是出现在电源电压振幅值附近,呈不连续的冲击波形式,具有很大的高次谐波成分,且电流脉冲峰值比平均值大得多。由于变频器在中间直流回路一般不加装功率因数校正直流电抗器,因此,充电电流有效值达到了平均值的2～3倍,而且呈非线性,尤其在负载较小时,有效值更大。当低压变频器的输入或输出回路靠近其它设备回路时,变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其它设备中,从而在控制回路中产生感应干扰电流。

我厂2台热网疏水泵的电源由380V母线段DW914B型开关引入,所配智能脱扣器的原理图如图2所示。智能脱扣器显示的电流取样分别来自开关本身出线端每相的电流互感器,易受变频器干扰信号影响。在设备运行中当频率为50Hz时,智能脱扣器电流显示值为355A,比工频运行时的大;而用数字形式钳形电流表测得此时电机电流值为197A,且变频器输入侧与输出侧的电流不同。

数字式钳形电流表中并无线圈,它主要是以一定的频率对被测量设备进行“采样”而得到与被测量成比例的数值,再经“模一数”等变换后显示被测量,并且与变频器之间无电路联系,故其不受谐波成分影响,所测得数值应为实际值。

为此,检修人员将在变频条件下显示电流异常的开关更换到另外2台工频条件下的热网疏水泵开关位置处。起动带负载运行后,智能脱扣器显示电流为200A,用钳形电流表测定电流也显示为200A。由此可以确认智能脱扣器显示电流异常是受到谐波分量的影响。

2 解决方法

通过以上分析,并结合现场情况,决定采用以下解决方法。

(1)可以通过在输入回路中串入交流电抗器或直流电抗器的方法来改善功率因数。若同时配用交流电抗器和直流电抗器,则可将变频调速系统的功率因数提高到0.95以上。

(2)由于合理布线能在相当大程度上削弱干扰信号强度,因此将控制电缆与主回路电缆分开敷设,且布线时遵循远离和相交原则,从而使控制回路免受主回路强磁场影响,智能脱扣器电流显示值也与实际电流值相差不大。

(3)可以采用接入电抗器和滤波器的方法来削弱干扰源。

(4)选择合适的开关。频率达到50Hz时,智能脱扣器显示电流为355A,将导致开关动作跳闸,而400A开关的长延时Ir1整定值为400A,时间设定为15s,满足电流显示需要,因此决定选用DW914B型400A开关。更换开关后,频率调整时开关运行稳定,没有再发生跳闸故障。

3 结束语

采用本文提出的解决措施后,变频器柜、开关、热网控制室CRT画面上电流显示值与实际电流值相差不大,基本满足设备运行需要,是一种比较实用的方法。

摘要：介绍了变频改造后开关延时跳闸事故,分析导致低压变频器电流显示异常的原因,并提出解决措施。

关键词：低压变频器,开关,电流,智能型脱扣器,谐波

参考文献

变频器过电流 篇3

关键词：电流过载能力指标,等效电流系数,基本负载电流,恒转矩(CT),变转矩(VT),恒功率(CP)

1 引言

利用电流过载能力指标的四要素原则和等效电流系数KC法系统地分析和研究低压交流传动系统中各种变流器的电流过载能力指标是一项原创性贡献,其创新性主要体现在文献[2]中。其核心内容是首倡电流过载能力指标的四要素原则和推导出等效电流系数KC法的计算公式(KC的引入便于对各种变流器的电流过载能力指标进行定量系统分析和对比),并指出这种方法具有普适性(即适用于交直流传动系统中的各种变流器)。文献[1,2,3]利用这种方法全面系统地分析和研究了德国Siemens公司和瑞士ABB公司低压交流传动系统中变流器的各种电流过载能力指标。本文将依此类似方法对MICROMASTER MM4系列变频器的电流过载能力指标进行系统地分析和研究。首先介绍与变流器电流过载能力指标密切相关的机械设备的负载特性和电动机的工作制。

2 机械设备的负载特性和和电动机的工作制

工业上生产机械设备的种类繁多,性能和工艺要求各异,其转矩特性是复杂的,大体上可分为3种典型负载特性:恒转矩负载CT(Constan Torque)、变转矩负载VT(Variable Torque)和恒功率负载CP(Constant Power)。

恒转矩(即反阻性恒转矩)负载是指在任何转速下,负载的转矩恒定或大致恒定,总是起反阻转矩作用,轴功率近似与转速成正比。如轧钢机、往复泵、压缩机、罗茨鼓风机、造纸机、运输机(传送带类)和提升类机械(如起重机、卷扬机和电梯)等摩擦负载和动力负载。

变转矩负载主要包括线性转矩负载(如造纸和纺织行业中的砑光机以及洗衣店中的绞干机等)和平方转矩负载(如离心水泵、离心风机和离心油泵等)两大类。前者其转矩与转速成线性正比关系,轴功率近似与转速的平方成正比;后者其转矩与转速的平方成正比,轴功率近似与转速的立方成正比。

恒功率负载是指负载的输出功率恒定或近似恒定,其转矩与转速近似成反比。如开卷机、卷取机和切削机床等。

工作制是对电动机所承受的一系列负载状况的总体说明,包括起动、电制动、空载、停机和断能及其持续时间和先后顺序等。电动机的工作制分为S1~S10 10种,其具体含义和定义详见国家标准GB755-2008《旋转电机定额和性能》(idt IEC60034-1:2004)。负载持续率是指工作周期中的负载(包括起动和电制动在内)持续时间与整个周期的时间比,常以百分数表示。同1台交流电动机在不同的工作制和负载持续率工况下具有不同的驱动能力。

3 MM4系列变频器概述

MICROMASTER MM4系列变频器由MM410系列(现已停产)、MM411系列(包括2极或4极交流电动机在内的一体化分布型变频器的系列号是COMBIMAS-TER 411,其订货号前缀是1UA1)、MM420系列、MM430系列和MM440系列变频器组成。在Siemens公司的低压交流传动产品中,它跨越了SIMOVERT MASTERDRIVES(以6SE70为典型代表)和SINAMICS(以S120和G120为典型代表)两个时代,因其性价比较高,在工业交流传动领域仍有着广泛的应用。MM4系列变频器的构成概况和技术性能分别如表1和表2所示。

注1:COMBIMASTER 411系列一体化分布型变频器的防护等级为IP65。

注1:在MM440系列变频器中,A~F规格变频器中的制动斩波器是内置标配的,FX/GX规格变频器的制动斩波器(制动单元)则需要另行从SIMOVERT MASTERDRIVES 6SE70系列产品中选用且需外置。

4 MM4系列变频器电流过载能力指标的分析

变流器的过载能力指标一般是针对其输出电流而言的(少数是针对其输出功率而言的),在输出功率定义一致和输出电压相同的情况下,以输出功率定义过载能力指标和以输出电流定义过载能力指标是等价的。

变流器的发热时间常数相对于电动机和变压器来说是很小的。在各种变流器中,影响功率电力电子器件工作可靠性和寿命的主要因素是其功率损耗(包括通态损耗和开关损耗,开关损耗又由导通损耗和关断损耗两部分组成,其中关断损耗很小,基本可以忽略不计)和工作温度。PWM交流变流器(包括变频器和逆变器)的功率器件主要是IGBT及其并联二极管,直流变流器的功率器件则是晶闸管(SCR)。变流器的功率损耗计算对散热系统的设计及散热器的选择十分重要[4,5]。为了保障变流器中功率电力电子器件稳定可靠地运行,就需要限制变流器的过载电流、过载时间和工作时间,以保证功率电力电子器件的功率损耗和工作温度在规定的限幅之内。

变流器的电流过载能力指标四要素是过载电流百分比I1/IN、基本负载电流百分比I2/IN、过载时间t1和负载周期T(现国内外普遍采用的典型值是300s),它们是缺一不可的,且四要素已足够。变流器的额定电流IN一般只有一种,其基本负载电流则可以有多种(如SINAMICS S120系列工程型变流器中的IH和IL等)。

Siemens公司的6SE70/6SE71系列工程型变流器的电流过载能力指标定义方式最为单一,且严密而科学,故本文仍以其作为电流过载能力指标比较的基准值。基于Siemens公司MI-CROMASTER MM4系列变频器的产品样本[6,7,8,9,10],通过整理和分析在不同工况下它对电流过载能力指标的各种不同定义,利用电流过载能力指标四要素原则和等效电流系数KC法[2]得出MM4系列变频器和6SE70系列变流器电流过载能力指标一览表如表3所示。

在引用MM4系列变频器产品样本上的电流值数据时需要注意,它们是在不同的环境温度条件下得出的:(1)MM410和MM420:≤50℃;(2)MM411:≤40℃;(3)MM430:≤40℃(C~F规格)或≤42℃(FX/GX规格);(4)MM440:≤40℃(VT型C~F规格)、≤50℃(CT型A~F规格)或≤42℃(FX/GX规格)。

对于MM4系列和6SE70系列变流器,其等效电流系数KC都不小于1,这说明它们的相对电流过载能力较强,或者说它们给出的额定输出电流IN值与Siemens SINAMICS S120系列和ABBACS800系列变流器相比是比较保守的。

注1:基本负载电流IG=0.91IN。注2:此VT型变频器的订货号不具有独立性。在MM440系列变频器的97种CT型产品中,其中68种具有VT型参数。

5 结论

通过表3可以发现,MM4系列通用型变频器的电流过载能力指标全面大于6SE70系列工程型变流器的电流过载能力指标,其相对值范围在100.18%~111.77%之间(其算术平均值是103.73%),故以下各系列变流器的平均电流过载能力指标按从大到小排序依次是:Siemens MM4>Siemens 6SE70>Siemens S120>ABB ACS800>Siemens 6RA70(≈Siemens 6RA80)[1,2,3,11,12]。

变频器过电流 篇4

某厂在运装置有300余台带变频器电机, 电机运行现场均安装电流表, 以监测电机是否在额定负载范围内运行及负荷情况。电流表测量值来自电磁式电流互感器ATL1的二次测量值, 由于ATL1额定频率为50 Hz, 而带变频器电机运行频率小于50 Hz, 因此一般将ATL1安装在变频器输入侧 (图1) 。

目前电流表 (安装在电机旁边操作柱上) 测试电流总是低于电机实际运行电流, 这样电机低转速且处于过负荷运行状态时, 会根据现场电流表显示, 误判电机运行状态正常。电机长期处于过负荷运行, 变频器过负荷保护会动作, 导致电机停机。

二、影响电流互感器测量误差因素

电机是感性负载, 根据I=U/ωL=U/2πf L, 电流与频率成反比, 同一负载, 当电压一定时, 电源频率越小, 电流越大。变频器输入侧电流频率为50 Hz, 电机实际运行中电流频率小于50 Hz。虽然变频器输出端电压略低于其输入端电压, 但是, 其输出端电流频率要比输入端电流频率小很多, 因此变频器输入端电流小于其输出端电流, 导致电流表读数低于电机实际运行电流, 这样当通过变频器调整工艺负荷时, 可能会引起电机跳停。

1.频率

(1) 实验测试。为分析频率对电流互感器测量误差的影响程度, 观察某装置工艺生产泵B-8/1和泵B-15/2运行时, 其变频器和电机实时测量电流 (表1) , ATL1均安装于变频器输入侧。由表1可以看出, 电机运行在不同频率下其电流测量误差不同。考虑到两台电机运行负荷量不同, 为此对1台变频器带空载电机运行于不同频率时, 测量变频器输入侧电流误差, 误差计算公式:变频器输入 (输出) 侧误差=[变频器测量值-变频器输入 (输出) 侧测量值]/变频器测量值。

空载运行电机功率为0.75 k W, 额定电流为1.42 A, 富士5000P11型变频器功率为1.5 k W, 测量仪器仍选用HIOKI3280-10钳形电流表。对电机运行频率在10~50 Hz期间, 每升高5Hz, 测试一次变频器输入端和输出端电流, 试验数据见表2。从表2可以看出, 当电机运行频率从10 Hz逐渐升至50 Hz时, 电机空载电流逐渐降低, 互感器铁心磁密度降低, 磁导率也随之降低, 电流互感器测量误差将增大, 因此, 变频器输入侧电流测量误差逐渐增大。当电机运行频率为50 Hz时, 变频器输入侧电流测量值应更接近电机实际运行电流值, 但实际误差仍然很大, 变频器输入侧测量电流误差高达84.07%, 变频器输出侧测量电流误差为5.31%, 电机运行频率为30~40 Hz时, 变频器输出侧电流测量误差最小。为此, 还需测试变频器输入侧及输出侧电流谐波。

2.谐波

某装置工艺113#电机变频器运行频率为22 Hz时, 采用FLUKE 434三相电能质量分析仪测量变频器输入端B相电压和电流波形 (图2) , 从中可明显看出, 电流波形已经严重畸变, 每半个周期内, 由一个正弦波峰畸变成两个正弦脉冲波峰。从测试结果 (表3) 可以看出, 变频器输入侧电流总谐波畸变率远远大于变频器输出侧电流总谐波畸变率。随着频率升高, 变频器输入侧谐波畸变率越高, 输出侧谐波畸变率却越来越低。当电机运行频率在40 Hz时, 变频器输出侧总谐波畸变率最低, 但当电机运行频率为50 Hz时, 变频器输出侧总谐波畸变率确明显高于40 Hz时的4倍多, 可见, 谐波对钳形电流表测量值的准确度有一定影响。

从上述分析可以得出, 当电机运行频率在0~50 Hz变化时, 其输入端测量电流值误差远远大于输出端测量电流值误差, 原因不仅是变频器输入端和输出端频率不同, 谐波也会加大电流的测量误差。同时, 在核实各台带变频器电机测量回路时, 发现113#电机测量用ATL1安装于变频器输出侧, 电机运行频率为22 Hz时, 变频器输出侧电流互感器测量电流误差为1.72%, 误差很小。

三、解决措施

一般工厂使用的EV1000、EV2000、丹佛斯、富士、施耐德和ABB等变频器, 均具有模拟信号输出端子, 通过在其模拟信号输出端子接入指针式电流表和数字式电流表测试, 发现测量电流值均与变频器运行频率成正比关系。测量电流值反应的是电机运行频率变化情况, 而不是电机实际运行电流, 因此, 这种通过在变频器模拟信号输出端子接入指针式电流表, 测量电机实际运行电流的方法不可行。

1.改用霍尔电流传感器

由于变频器输出侧电流为电机实际运行电流, 为此将JLB-28系列霍尔电流传感器安装于变频器输出侧, 用于测量变频器输出端电机电流值, 通过试验, 可以验证霍尔电流传感器测量电流与变频器显示电机电流值一致, 测量准确。

2.改变电流互感器安装位置

某装置113#电机功率为110 k W, 额定电流为198.9 A, 采用富士FRN132P9S-4CE型变频器, 测量仪器为HIOKI 3280-10钳形电流表, 其工作频率为50 Hz。电机运行于22 Hz时, 变频器显示电机实时运行电流为58.1 A, 电机现场指针式电流表读数为57 A, 用钳形电流表测试变频器输入侧电流为20.58A, 输出侧电流为57.1 A。经计算, 变频器输入侧与输出侧电流测量误差分别为64.58%和1.72%, 变频器输入侧电流测量误差远远高于其输出侧电流测量误差。

113#电机变频器输出侧电流互感器为2011年新装, 运行至今, 电流互感器运行良好, 未出现发热或测量不稳定现象, 虽有误差, 但相对于将其安装于变频器输入侧, 测量误差可忽略。因此, 可以考虑将测量用电磁式电流互感器安装于变频器输出侧, 既不增加产品成本, 又可有效提高电机运行电流测量的准确性。但是, 将工频50 Hz电磁式电流互感器安装在低于其额定频率电流回路时, 频率对其测量误差影响程度的问题仍需进一步研究分析。

参考文献

[1]曹团结等.电流互感器的误差分析与工程计算[J].电力自动化设备.2007, 27 (1)

变频器过电流 篇5

高速分离结束后,转速降至卸料低转速或停止状态,自动提升料罩,固相物在重力作用下脱落排出转鼓,从机壳底部排出,然后自动清洗滤网,开始下一个循环。双速电机系统存在设备启动频繁对电网冲击比较大、电控系统线路复杂、控制柜体积庞大和耗能等缺点,采用变频器改造现有工艺方案是节能、可靠、性能更优的选择。

1 改造前设备情况

云南某磷化工生产企业,主导产品为饲料级磷酸氢钙统称磷酸盐。目前行业生产工艺,生产半成品(未烘干的磷酸氢钙)所用的固液分离装置种类比较多,有自动化程度比较高的平板式自动刮刀下部卸料离心机、陶瓷真空过滤机、吊篮式离心机等。

该现场使用的是吊篮式离心机共38台,用于磷酸氢钙(简称氢钙)的半成品脱水,设备使用时间已7 a有余。每台离心机配备1台Y系列的6/8极双速电机(型号YD200L2-8/6,380 V/20 k W)作为动力源来驱动离心机的旋转,该装置经过长期大量的使用发现存在以下缺点。

1.1 设备耗电量大

电机工频运行耗电量大。同时,电机启动频繁对电网冲击比较大(380 V/20 k W的电机工频启动时电流达到5~7倍额定电流,即110~160 A之间)、对整个电网内的电气设备造成一定影响。如,照明灯忽明忽暗、设备电力系统内精密仪器的测试精度受到干扰,影响设备使用寿命等。当然,该情况也可以通过加大变压器容量来解决,但更换变压器的成本投入比较大。

1.2 维护费用较高

电控系统线路复杂、控制柜体积庞大、维修工作量大而且维修频繁。其中,作为启动和高低速切换的交流接触器,由于频繁切换而容易损坏,每台离心机平均每月要更换接触器1 到2只。并且过快的启动加速度和低、高速切换使得离机心甩块也容易损坏,整个设备的电气与机械维护成本都比较高。

1.3 双速电动机本身就易损坏

高低速对应不同的电机绕组,加速过载很容易损坏电机,另外现场的酸性腐蚀气体也加速了电机的损坏,在该现场平均每台双速电机寿命只有7~8个月左右。

1.4 生产工艺存在缺陷

双速电动机高、低转速为固定,而物料的结晶情况却不是一成不变的,针对不同结晶情况需要有不同的分离速度,因此现实分离的效果并不是很好。

鉴于存在上述缺陷,因此决定对该现场38台吊篮离心机进行变频改造。

2 变频改造方案

2.1 更换电机

按照满足原电机的转速及力矩要求,将原有多级双速电动机(YD200L2-8/6/-15 k W/20 k W,额定转速730/980 r/min)换成普通异步电动机(Y180L-4 额定功率22 k W,额定电流42.5 A,额定转速1 470 r/min,额定转矩143 N·m)。异步电机的结构简单、使用寿命长、方便维护,可有效降低电机的维护费用。

2.2 采用变频控制柜

取消原有的双接触器控制柜,采用普传PI9000 系列变频器进行离心机控制,依照工艺要求设置好相应参数。当需要使用离心机时,合上离心机电源QF1,低速运行合上开关SB1,当完成布料要切换到高速时合上开关SB2。需要停机时先关低速SB1再关高速SB2。变频器接线如图1、图2所示。

2.3 共直流母线

将各个离心机变频器的直流母线并联起来,以解决变频器运行当中出现的再生能耗问题。将所有的变频器面板打开,变频器的直流母线正极(P极)、负极(N极)采用与母线铜排相同截面的导线引出来,再经过断路器将对应的电极用导线并联起来,如图3所示。

2.4 接入直流电抗器

接入直流电抗器能改善功率因数,提高整个控制系统的效率。

3 改造后的效果

3.1 电动机方面

换成普通异步电动机后,检修安装不需要核实双速电机的线圈在相同相位下是否存在高、低速不同转向问题(原先碰到过低速时电机正转,切到高速时电动机反转,而导致电机损坏及控制设备损坏),安装和维护更简便,电机的使用寿命也长,至少寿命都在3 a以上,可以节省大量维护成本。

3.2 变频器方面

采用变频器后,电机启动电流以及高、低速切换时的电流大大减小。减少了对电网的冲击,对电网内使用的其他设备影响也减少了,电网的稳定性和安全性得到提高。

3.3 机械方面

采用变频器后,离心机的启动和高、低速切换时的机械冲击大大减小,最明显的一点不用再频繁更换离心机甩块,节省了维修费用,延长了离心机的寿命。

具体维修费计算:原电控柜的年维修费,按38 台离心机每月更换1 只接触器算,1 只大约220元。则,

采用变频器后的年修费用预计为35 000.00元,1 a节省维修费65 000万元。

3.4 改善了生产工艺

采用变频器后可以根据原料结晶情况随时来调整离心机的转速,使分离效果达到最佳,而且调速也很方便。

3.5 节省电能

改造后节能降耗效果明显,带来可观的经济效益。多台变频器采取共直流母线的方式,当其中某台变频器处于减速状态而产生再生能量时,处于加速过程中的变频器便会吸收此能量来做功,高速运行时变频系统的运行效率要比双速电动机高些,这也是一种节能。

节省电费计算,改造前离心机平均耗电量为380 k W·h/d,改造后为197.6 k W·h/d。每天节电182.4 k W·h。38 台离心机1 a工作按330 d算,节电:330 d×38 台×182.4 k W·h=2 287 296 k W·h。平均电价按0.6 元折算:2 287 296 × 0.6=1 372 377.60 元。

4 结论

吊篮式离心机采用电流矢量型变频器进行节能改造,控制系统安装操作简便,运行稳定可靠,节电效果好,综合效益显著。并且普传变频器厂家根据使用现场环境情况,定制高防护等级控制柜,变频器自身也增加了强化防护处理,可有效延长变频器在该使用场合的使用寿命。直流母线在出厂时也引出到接线端子,方便了客户现场接线,有效降低了客户使用成本。该现场离心机的变频改造非常成功,可以在行业内普及推广。

参考文献

变频器过电流 篇6

过电流保护装置之间选择性举例, 适用于断路器选择性分级举例见图12。

Ip-预期短路电流

在图12中:

UD为MCCB, In=100 A, Icu=65kA;DD为MCB, In=32 A, Icn=10 k A。

在F点发生任何过载或故障电流MCB/DD将脱扣, 对UD有全选择性, UD在S点不会中断电源。

理由:在最大可能故障电流9 kA (有效值) 值以下, DD电流和允通能量低于MCCB/UD的脱扣动作值, 见图13和图14。

注:在此例中UD不必作DD的后备保护。

例2:局部选择性

在图12中:

UD为MCCB, In=100 A, Icu=65kA;DD为MCB, In=63 A, Icn=10 k A。

在F点发生任何过载或故障电流MCB/DD将脱扣。在过载范围及7 kA故障电流以下范围有选择性。在此配合中7 kA是选择性极限电流, 达到了局部选择性, 在7 kA至9 kA之间 (最大可能) 的故障电流, DD脱扣, UD也会脱扣。

理由:7 kA以上, DD的电流和 (或) 允通能量大于MCCB/UD的脱扣整定值, 见图13和图14。

注:在此例中UD不必作DD的后备保护。

其中在过载区域中A和B对C全选择性。

其中对于确定选择性, 允通能量不允许低于临界值, 必须由试验确定。

例3:在斥力触头动作情况下的全选择性

在图12中UD为MCCB*, In=100 A, Icu=65 kA;DD为MCB, In=63 A, Icn=10 k A。

注:“*”表示此处MCCB是限流型, 与例1、例2中的结构有所不同。

MCB/DD在F点发生任何过载电流或故障电流将脱扣, UD不会脱扣。对故障电流超过7 kA时, UD的斥力触头会短暂断开一会 (几个毫秒) , 保证了选择性。

注:在此例中UD不必作为DD的后备保护。

例4:在作为后备保护的斥力触头动作情况下的全选择性

在图15中UD为MCCB*, In=100 A, Icu=65kA;DD为MCB, In=63 A, Icn=10 k A。

Ip—预期短路电流 (有效值)

其中MCCB*表示此处MCCB是限流型, 与例1、例2中的结构有所不同。

在此情况下S点的故障电流超过MCB/DD的额定分断能力 (Icn) , 因此MCCB/UD作为DD的后备保护。

MCB/DD在F点发生任何过载电流或故障电流时将脱扣。对7 kA以上的故障电流UD的触头可能短暂断开一会 (几个毫秒) 。此特性像后备保护一样帮助清除故障, 在20 kA以下的所有故障电流选择性得到保护。

读者可能要问, 例3和例4有何区别?区别在于设定的系统容量不同。在例3中因F点短路电流为9 k A, DD的分断能力足够分断此电流, 不需要UD作为后备保护。但是超过了UD的电动斥力的斥开电流, 所以UD会瞬时动作一会。在例4中F点的短路电流容量为20 k A, DD的分断能力小于短路电路, 不能分断短路电流, 需要UD帮助DD分断, 故UD担负了后备保护功能, 但它短时动作一会后又会闭合, 继续向其它部分供电, 故又有全选择性。

1 0 IEC 17B中的附录B (资料性)

常置负载 (standing loads) ——常置负载在过载区域内对选择性的影响。

按IEC 60947-1中2.5.23的注 (串联选择性和网络选择性是有区别的, 串联选择性包含不同的过电流保护电器同时通过同一过电流;网络选择性包含同一保护电器通过不同大小的过电流) 和本文3.2.2部分, 考虑通过串联OCPD的实际电流, 串联选择性和网络选择性是有差异的。串联选择性包含不同OCPD通过下级同一过电流, 网络选择性包含同一OCPD通过不同比例的过电流。因此:

(1) 在同一情况下, 必须确定承载相同电流的两个OCPD的脱扣时间。

下列两种情况总有一种是最正确的:

——两个串联OCPD之间没有分流途径 (分支) , 即一个单独的输入和一个单独的输出馈线;

——在两个串联OCPD之间分支的电流与通过两个串联的OCPD的故障电流比较在数量上和 (或) 功率因数可忽略时, 例如在短路条件下。

(2) 当在同一母线上有几台电源断路器或在负载侧有几路输出馈线的情况下, 通过两个OCPD的电流应考虑在过载区域有所不同。

关于流过OCPD的实际电流, 应考虑如下三种主要情况:

(1) 两台串联的OCPD (通过相同的电流) , 见图16 a) 。

(2) 几台负载侧OCPD在电源测有一台断路器 (通过电源侧OCPD的电流大于负载侧任何一台的电流) , 见图16 b) 。

(3) 电源侧有两台或多台断路器, 在负载侧有多台断路器;见图16 c) 。

图中:IA—通过断路器A的电流;IB—通过断器B的电流;Iload—负载电流;n—相同并联电源路数。

下例给出的是断路器作为OCPD, 其形式和熔器作为OCPD的情况相同。举例:见图17。

例中:63 A M C B中过载电流100 A在160 A馈MCCB中产生电流156.1+ (100-54.6) =201.5 A。

新型过电流加速度模型探究 篇7

继电保护中过电流保护是电力变压器、电动机、电容器的重要保护。过电流保护是当被测电流增大超过允许值时执行相应保护动作 (如使断路器跳闸) 的一种措施。传统的过电流动作从故障发生到保护出口存在延时, 因此跳闸时间会延长, 电流会漂移得更高。

1 传统继电保护过电流的缺陷

传统继电保护信号从采样、运算、判断到出口各环节都需要一定的时间, 各环节的时间总和就是继电保护装置固有动作时间, 具体包括CT、PT采样时间, A/D转换时间, 逻辑判断时间 (指令执行时间) 及作出响应动作时间 (如驱动相应继电器接点闭合) 。各种装置及不同保护的时间也是不一样的, 一般≤0.1s, 因此就存在跳闸时间就是设定时间和固有动作时间之和的问题, 这样动作电流就会比设定的动作电流 (Iop) 要高。

图1为继电保护跳闸电流及动作时间漂移示意图。t1为继电保护设定保护动作时间, 实际动作时间为t2, t2=t1+Δt (Δt≤100ms) 。Iop为理论跳闸电流值, 但由于实际动作时间延长, 实际跳闸电流数值当发生相间短路和接地故障时, ΔI就非常大, 导数也非常大;当发生过负荷时, ΔI就比较小, 也比较小。

2 过电流模型分析

根据以上分析, 当电气设备发生短路故障或过负荷时, 电流增大, 实际动作电流就会发生漂移, 比设定的跳闸电流大很多, 实际动作时间也比设定时间要长, 这个时间即使是速断动作, 也大于100ms, 所以Δt越大, 电气设备的危险性也就越大, 因此减小Δt即减小响应时间就会缩短继电保护跳闸动作时间。由于固有时间其他环节难以缩短, 所以只能减小反应时间以提高继电保护的灵敏性。

2.1 过负荷电流模型分析

过负荷是指在电力系统中发电机、变压器及线路的电流超过额定值或规定的允许值。电气设备一般在其额定负载下或小于额定负载情况下可以长期安全工作, 如果超过其额定负载, 将导致损耗增加、发热严重、绝缘老化甚至破坏, 因此过负荷是基于电流的额定值来判别的。一般的过负荷保护整定如下式:

式中, Iop为过负荷跳闸整定电流;In为额定电流。

根据图2构建以下函数:

设式 (2) 分段函数在 (0, +∞) 上连续, 并且在 (0, t0) ∪ (t0, t1) ∪ (t1, t2) ∪ (t2, +∞) 上可导, 可得下式:

2.2 速断保护电流模型分析

电流速断即短路保护, 电流速断保护一般按照保护设备的短路电流整定, 当短路电流超过整定值时, 则保护装置动作, 断路器跳闸。在工程实践中, 也可以基于电流的额定值来判别, 只是比例系数较大。一般的电流速断保护整定如下式:

根据图3构建以下函数:

设式 (5) 分段函数在 (0, +∞) 上连续, 并且在 (t0, t1) ∪ (t1, t2) 上不可导, 可得:

据式 (6) 可得:

3 新型过电流加速度模型的构建

根据以上分析可知, 在过负荷电流模型中, 电流随时间是连续并且可导的, 导数I′g (t) =k1;而电流速断I′s (t) 不存在, 但是在 (t2, +∞) , I′s (t) 存在且为a2t2, 显然在 (t2, +∞) , 导数I′s (t) I′g (t) , 可见速断下电流随时间的增长率远远大于过负荷电流随时间的增长率。但无论增长率大小, 跳闸电流和跳闸时间都会发生漂移, 漂移跳闸电流都会高于设定电流几倍甚至是几十倍, 因此, 考虑到漂移跳闸电流、漂移跳闸时间, 继电保护动作的固有灵敏性就会降低。

新型过电流加速度模型就是在 (t1, t2) 构建I和T的函数Ij (t) 与运行中I和T的函数Iy (t) 比较, 从而使得电流沿着Ig (t) 运行, 当运行至跳闸电流Iop处跳闸, 从而缩短了漂移时间, 提高了继电保护装置的灵敏性。

根据图4可以得知:电流随时间变化的函数为Iy (t) , 电流I达到Iop跳闸电流时, 沿着Iy (t) 曲线I、T将漂移到I′op、t3处, 此时可以令Ij (t) 加速度函数为:x、x2、ex-1或x3, 则容易得出I′j (t) I′y (t) 。当I达到1.20In时启动电流加速度曲线Ij (t) , 电流I达到Iop跳闸电流时, 时间t在t′2处, 加上固有动作时间, 则电流达到Iop跳闸时, 时间约为t2, 与动作时间几乎相等, 继电保护的时间灵敏性时差为t3-t2, 从而提高了继电保护的时间灵敏性。

4 结语

新型过电流加速度模型弥补了传统继电保护的缺陷, 运用预测电流函数的导数大于实际电流函数的原理, 提高了跳闸电流时间上的灵敏性, 缩短了跳闸电流和跳闸时间的漂移, 为新型继电保护的研究提供了一种新的思路。

参考文献

[1]曹华.浅谈微机保护装置的应用[J].电气自动化, 2003 (4)