楊 陽(yáng)

（山西京能呂臨發(fā)電有限公司，山西呂梁 033200）

西門子MicriMaster430是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列，額定功率從7.5 kW到250 kW可供選擇。該變頻器采用絕緣柵雙極型晶體管作為功率輸出元件，有很高的運(yùn)行可靠性和通用性，具備自動(dòng)再啟動(dòng)、捕捉再啟動(dòng)、滑差補(bǔ)償、快速電流限幅等功能。

山西京能呂臨發(fā)電有限公司（以下簡(jiǎn)稱“京能公司”）建設(shè)有2×350 MW超臨界循環(huán)流化床直接空冷機(jī)組，共配有空冷島2座，空冷動(dòng)力中心PC（power center）8個(gè)段，空冷變壓器6臺(tái)。每臺(tái)機(jī)組獨(dú)立配置1座空冷島、4個(gè)PC段、2臺(tái)三繞組工作變壓器，每臺(tái)變壓器分別為2個(gè)PC段同時(shí)提供工作電源，1臺(tái)三繞組備用變壓器同時(shí)為4個(gè)段提供備用電源，其中4個(gè)PC段帶30個(gè)變頻器（西門子MM430）對(duì)應(yīng)30臺(tái)空冷風(fēng)機(jī)電機(jī)，每個(gè)PC段分別設(shè)置1個(gè)工作電源和1個(gè)備用電源，控制電源均取自空冷島直流分屏（4個(gè)PC段公用，為雙電源），并通過(guò)備自投裝置進(jìn)行切換以保證供電的可靠性。每段的變頻器主電源取自各段交流母線，額定電壓為交流電 AC（alternating current）400 V，各變頻器的控制電源也取自各段交流母線，并經(jīng)過(guò)各自獨(dú)立的控制變壓器將電壓從AC 400 V轉(zhuǎn)變?yōu)锳C 220 V，

再經(jīng)過(guò)各自獨(dú)立的電源模塊將電壓從AC 220 V轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟奃C（direct current）24 V進(jìn)入控制回路。影響變頻器運(yùn)行的主要因素有電壓、電流、溫度和外部原因等[1]，京能公司空冷島變頻器因設(shè)計(jì)原因受廠用交流電系統(tǒng)電壓影響較大，故本文以解決該問題為主要研究方向。

1 京能公司空冷島風(fēng)機(jī)變頻器控制系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的問題

a）1號(hào)機(jī)電動(dòng)給水泵（6 100 kW）啟動(dòng)時(shí)，廠用電6 kV 12段U相二次側(cè)電壓下降至49.375 V，U相一次側(cè)線電壓下降至5 131.20 V，空冷島變壓器變比為6 300 V/400 V。由此可算出廠用電6 kV系統(tǒng)在進(jìn)行串聯(lián)切換時(shí)空冷島PCIII、IV段最低電壓可低至325.791 V，并持續(xù)2 s左右，遠(yuǎn)低于變頻器正常工作電壓要求的360 V，導(dǎo)致變頻器停止工作并發(fā)出F0 003（低電壓）報(bào)警，需要人工復(fù)位報(bào)警后才能再次重啟變頻器。

b）2號(hào)機(jī)廠用電6 kV 22段在進(jìn)行串聯(lián)切換時(shí)V相二次側(cè)電壓下降至47.485 V，W相一次側(cè)線電壓下降至5 081 V，空冷島變壓器變比為6 300 V/400 V，由此可算出廠用電6 kV系統(tǒng)在進(jìn)行串聯(lián)切換時(shí)空冷島PCIII、IV段最低電壓可低至322.60 V，遠(yuǎn)低于變頻器正常工作電壓要求的360 V，導(dǎo)致變頻器停止工作并發(fā)出F0 003（低電壓）報(bào)警，需要人工復(fù)位報(bào)警后才能再次重啟變頻器。

c）空冷島PC段備自投自動(dòng)切換時(shí)會(huì)造成1 s左右的電源中斷，導(dǎo)致變頻器停止工作并發(fā)出F0 003（低電壓）報(bào)警，需要人工復(fù)位報(bào)警后才能再次重啟變頻器。

d）空冷島風(fēng)機(jī)變頻器雖然具備自動(dòng)重啟動(dòng)功能，但需要一個(gè)數(shù)字輸入端保持ON命令不變時(shí)才能進(jìn)行。在串聯(lián)切換時(shí)電壓太低導(dǎo)致變頻器數(shù)字輸入端保持ON命令的KA3繼電器斷開，使變頻器失去自動(dòng)再啟動(dòng)功能，需要人工復(fù)位報(bào)警后才能再行啟動(dòng)。

2 空冷島風(fēng)機(jī)變頻器控制系統(tǒng)改造的思路及方式

2.1 改造思路

a）因空冷島風(fēng)機(jī)變頻器系統(tǒng)設(shè)備多，價(jià)格昂貴，需要在不改變或者盡可能少地改變?cè)性O(shè)備的情況下解決上述問題，以提高空冷島變頻器運(yùn)行可靠性。

b）西門子MM430型變頻器具備自動(dòng)再啟動(dòng)功能，利用該功能通過(guò)改變控制回路供電方式來(lái)解決問題，能夠極大地降低改造成本并縮短改造工期[2-3]。

c）京能公司空冷島PC配電間設(shè)置有一個(gè)雙電源供電的110 V直流分屏，供各PC段工作進(jìn)線開關(guān)、備用進(jìn)線開關(guān)控制，可以利用該直流分屏作為改造后的控制電源提供點(diǎn)，以節(jié)省財(cái)力、物力。

2.2 改造方式

a）空冷島PC配電間只有一個(gè)直流饋線屏，雖然該饋線屏為雙電源供電，但為了保證變頻器運(yùn)行的可靠性，保留了原有變頻器的交流變直流控制回路，只是要在AC 220 V變DC 24 V的電源模塊出線側(cè)新增1個(gè)2 A的直流微型斷路器。

b）新增1個(gè)DC 110 V變DC 24 V的電源模塊，將該模塊出線經(jīng)直流微型斷路器后接入空冷島風(fēng)機(jī)變頻器控制回路，與原有的變頻器交流變直流控制回路并聯(lián)。該電源模塊為獨(dú)立的一拖三型電源模塊，通過(guò)輸入一路110 V直流電源，輸出三路相互隔離的24 V直流電源。

c）考慮到空冷島風(fēng)機(jī)變頻器因低電壓停止工作的數(shù)量經(jīng)常是以整個(gè)PC段為單位，所以為防止整段變頻器同時(shí)自動(dòng)再啟動(dòng)而導(dǎo)致負(fù)荷電流過(guò)大，引起PC段進(jìn)線開關(guān)保護(hù)動(dòng)作，需要設(shè)置各變頻器的自動(dòng)再啟動(dòng)時(shí)間相互錯(cuò)開，根據(jù)京能公司的實(shí)際情況，設(shè)置一臺(tái)變頻器與下一臺(tái)變頻器的第一次自動(dòng)再啟動(dòng)時(shí)間間隔為3 s，即設(shè)置第1臺(tái)變頻器 P1 212參數(shù)為3 s，第2臺(tái)則為6 s，第3臺(tái)則為9 s，以此類推，并投入捕捉再啟動(dòng)功能。

d）投入變頻器的自動(dòng)再啟動(dòng)功能。該變頻器參數(shù)P1 210=0時(shí)，自動(dòng)再啟動(dòng)功能禁止。當(dāng)P1 210=1時(shí)，變頻器對(duì)故障進(jìn)行確認(rèn)（復(fù)位），即在變頻器重新上電時(shí)將故障復(fù)位，這就是說(shuō)，變頻器必須完全斷電，僅僅“電源消隱”是不夠的，在重新觸發(fā)ON命令之前，變頻器是不會(huì)運(yùn)行的。當(dāng)P1 210=2時(shí)，“電源中斷”以后重新上電時(shí)，變頻器確認(rèn)故障F0 003（欠電壓）并重新啟動(dòng)。這種情況下需要有ON命令一直加在數(shù)字輸入端。當(dāng)P1 210=3時(shí)，只有在變頻器已經(jīng)處于“運(yùn)行”狀態(tài)下且變頻器發(fā)生故障（F0 003等）時(shí)，它才能再啟動(dòng)。變頻器將確認(rèn)（復(fù)位）故障，并在“電源中斷”或“電源消隱”之后重新啟動(dòng)。這種情況下需要有ON命令一直加在數(shù)字輸入端。當(dāng)P1 210=4時(shí)，只有在變頻器已經(jīng)處于“運(yùn)行”狀態(tài)下且變頻器發(fā)生故障（F0 003等）時(shí)，它才能再啟動(dòng)，且變頻器將確認(rèn)故障，并在“電源中斷”或“電源消隱”之后重新啟動(dòng)，這種情況下需要有ON命令一直加在數(shù)字輸入端。當(dāng)P1 210=5時(shí)，“電源中斷”后重新上電時(shí)，變頻器確認(rèn)F0 003等故障，并重新啟動(dòng)。這種情況下需要有ON命令一直加在數(shù)字輸入端（DIN）。當(dāng)P1 210=6時(shí)，在“電源中斷”或“電源消隱”后重新上電時(shí)，變頻器確認(rèn)F0 003等故障，并重新啟動(dòng)，這種情況下需要有ON命令一直加在數(shù)字輸入端（DIN）。P1 210設(shè)置為6時(shí)，電動(dòng)機(jī)立即重新啟動(dòng)。結(jié)合我公司實(shí)際情況以及設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)和人員安全情況，將該參數(shù)設(shè)置為4。

2.3 注意事項(xiàng)

此次改造中，為了防止因空冷島直流分屏電源故障引起變頻器控制回路狀態(tài)改變從而導(dǎo)致空冷島風(fēng)機(jī)變頻器工作停止，保留了原有的AC 220 V變DC 24 V回路，且與新增DC 110 V變DC 24 V回路并聯(lián)。為了保證2個(gè)電源模塊互為備用且能在運(yùn)行當(dāng)中正常工作，在正常運(yùn)行中只使用1個(gè)電源模塊，即在使用時(shí)禁止將“直流模塊輸出控制電源”開關(guān)與“交流模塊輸入電源”開關(guān)、“交流模塊輸出控制電源”開關(guān)同時(shí)合閘。目前參考部分空冷島風(fēng)機(jī)具備回暖功能，所以設(shè)置空冷島PC段1列1、1列 3、1 列 5、2 列 1、2 列 4、3 列 1、3 列 3、3 列 5、4列 1、4列 3、4 列 5、5列 2、5 列 5、6 列 3、6列 5號(hào)風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻器控制電源使用“直流電源模塊”供電（就地開關(guān)標(biāo)出），1列 2、1列 4、2列 2、2列 3、2列 5、3 列 2、3 列 4、4 列 2、4 列 4、5 列 1、5 列 3、5列4、6列1、6列2、6列4號(hào)風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻器控制電源使用“交流電源模塊”供電。

若有2個(gè)直流饋線屏且電源相互獨(dú)立的情況下，考慮到2個(gè)直流分屏同時(shí)失電的幾率微乎其微，所以可以不用保留交流電源供電方式。