PowerSmart 系列高压变频器旁路柜的选型与运行方式

2017-06-04 70 0

1. 手动旁路柜

根据现场具体情况,电力用户可选择手动旁路柜或自动旁路柜。手动旁路柜内器件主要选用单刀单掷隔离开关,系统方案简单、安全、可靠性高、成本低,特别适用于水泵等负载,是国内多数现场运行的首选方案。手动旁路按拖动方式又分为一拖一与一拖多型。

(1)一拖一手动旁路方案

如图6.4-1所示,QF 为用户高压真空断路器,QS1、QS2、QS3 分别为电动机工频、变频运行选择隔离开关。
图6.4-1 一拖一手动旁路方案

各刀闸之间均以程序锁实现可靠机械互锁,防止误操作;同一时刻只允许 QS1 或 QS2 与 QS3 之一闭合。QS1~QS3 均非负荷开关,禁止带负荷操作,只有在变频器主回路开路且 QF 断开时才允许操作,以选择电动机控制方式。变频运行时,先断开 QS1、闭合 QS2 与 QS3,再闭合 QF 使变频器得电并启动;工频运行时,断开 QS2、QS3,闭合 QS1 旁路刀闸,再闭合 QF 直接驱动电动机工频运行,作为变频器故障或检修等特殊情况下的备用工作方式。为保护故障变频器,变频器故障时发出跳闸指令联锁跳开 QF 以切断电源;同时 QS1~QS3 均与 QF 电气互锁,仅在断路器分离时方可操作刀闸,保证安全。

(2)一拖二手动旁路方案

对较重要的运行场合,推荐采用标准的一拖二手动旁路方案,即一台变频器拖动两台电动机(一台变频运行、一台工频备用)的方案,如图6.4-2所示。
图6.4-2 一拖二手动旁路方案

图中 QF1、QF2 分别为 1#、2# 电动机高压断路器;QS2、QS3 与 QS5、QS6 分别为 1#、2# 电动机变频隔离开关,QS1、QS4 分别为 1#、2# 电动机工频隔离开关。该方案可用一套变频装置控制两台电动机,任一台均可调速或全速运行。各隔离开关之间设联锁控制(程序锁)以防误操作:QS2 与 QS5、QS3 与 QS6 间分别实现机械互锁,同一时刻仅允许一路高压电源给变频器供电、仅允许变频器给一台电动机供电;1# 电动机工作时 QS1 与 QS2、QS3 互锁,2# 电动机工作时 QS4 与 QS5、QS6 互锁,同一台电动机只能在工频或变频状态下运行。该方案主要用于一台电动机平时变频运行、变频故障时由另一台电动机从备用状态工频启动的生产情况。

2. 自动旁路柜

自动旁路柜内器件主要选用高压真空接触器或高压真空断路器,可实现运行中变频与工频的相互切换。但该切换并非每次都能自动转工频成功,主要取决于负载情况及变频器与电网之间的频率差;若负载或频差过大,即使采取同相位投切也会产生过大扰动,而这一过程与变频器本身无关,完全取决于负载转动惯量与转矩状况。上述情况只有在变频器故障自动转工频时才可能发生,正常运行中不会出现,因为变频器在接到转工频指令后会将电动机拖至工频状态并与电网保持同相位,再封锁输出、延时后自动转投工频,扰动很小。

(1)一拖一自动旁路

按柜内器件可分为两种形式,如图6.4-3、图6.4-4所示。

图6.4-3 采用高压真空接触器的自动一拖一系统方案

图6.4-4 采用高压真空断路器的自动一拖一系统方案

自动一拖一方案主要应用于不允许停机的场合,故开关或接触器间须有可靠电气联锁。以真空接触器方案为例,KM1 与 KM3 互锁,同一时刻只允许其一闭合。系统运行方式包括:

1)变频运行——启动时变频器自检;无故障时操作面板变频合闸按钮使输入输出接触器吸合,并向用户发出“高压合闸允许”信号;用户据此闭合断路器 QF,变频器待收到 QF 合闸信号后点亮就绪指示灯,具备运行条件即可启动变频运行。

2)工频运行——变频器检修或维护期间,在 KM2、KM3 断开的情况下操作工频合闸按钮,使 KM1 吸合并发出高压合闸允许信号,允许闭合 QF 使系统工频运行。

3)变频器故障转工频——变频器故障停机时,在系统不停机的情况下立即断开 KM2、KM3 与 QF,延时(可设定)后闭合 KM1 与 QF,转入工频运行。

(2)一拖二自动旁路

当应用场合存在峰谷负荷变化时,为调节流量两台电动机同时运行(一台全速、一台调速),可采用本方案;在电厂等重要场合,电动机常一用一备(一台变频运行、一台备用),变频器故障停机时首先自动切换至备用电动机工频运行,变频器恢复正常后再由工频切换至变频运行,也可采用变频器软启动后无扰切换至工频,以防大启动电流冲击电网。

图6.4-5 自动一拖二带隔离系统方案

自动一拖二方案形式较灵活,可选用真空断路器、真空接触器,或真空断路器/接触器与隔离刀闸混合结构,具体须结合现场实际需要与经济性确定。图6.4-5中,QF1、QF2 分别为 1#、2# 电动机工频运行高压进线开关,QF3 为变频运行高压进线开关,三者均来自用户高压开关柜;QF4、QF5 分别为 1#、2# 电动机变频运行断路器。QF1、QF2 与 QF4、QF5 之间均设可靠互锁,防止工频电源反送至变频器造成损坏;QS1、QS2 分别为 1#、2# 电动机变频隔离开关,正常运行时合闸,在对应工频电源开关或母线检修期间断开以隔离变频电源回路。

图6.4-6 自动一拖二接触器系统方案

图6.4-6中,QF1、QF2 为用户电动机高压断路器;KM2、KM3 与 KM5、KM6 分别为 1#、2# 电动机变频进、出线接触器;KM1、KM4 分别为 1#、2# 电动机旁路运行接触器。KM1、KM2、KM3 之间,KM4、KM5、KM6 之间,KM1 与 KM4 之间以及 KM2 与 KM5 之间均设有电气互锁,可有效防止误操作。运行方式选择如下:

1)电动机运行方式选择——变频器操作面板设转换开关,实现 1#、2# 电动机工作方式选择;旁路柜1面板设有 KM3 旁路接触器操作与指示按钮,旁路柜2面板设有 KM6 操作与指示按钮,可通过分、合闸按钮控制旁路接触器并显示状态。

2)工频投切——变频运行中需手动转工频时,按下工频投切按钮使电动机转至工频。变频器故障自动转工频、检修无故障后需切回变频时,按复位键确认处于正常停机状态,再按就地或远控箱上的“变频工频投切”按钮:工频分闸、转变频合闸,电动机处于自由停车状态后启动变频器,变频器按飞车启动功能启动,该切换需一定自由停车时间;若需无扰切换,则须增加同步检测功能,在切换瞬间检测频率、相位与幅值以捕捉最佳时机。

3)变频器故障转工频——故障停机时在系统不停机情况下立即断开变频器输入输出接触器及用户断路器,延时(可设定)后闭合旁路接触器与用户断路器,系统转入工频运行。

4)注意事项——1#、2# 电动机运行方式(工频/变频)选择必须在变频器停止状态下进行,否则可能引发意外停机事故。

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