直流電源自動(dòng)檢測投切裝置在高壓電動(dòng)機(jī)控制回路中的應(yīng)用

喬 蘭

（中國石化儀征化纖股份有限公司PTA生產(chǎn)中心，江蘇 儀征 211900）

設(shè)備改造

直流電源自動(dòng)檢測投切裝置在高壓電動(dòng)機(jī)控制回路中的應(yīng)用

喬 蘭

（中國石化儀征化纖股份有限公司PTA生產(chǎn)中心，江蘇 儀征 211900）

介紹了6 kV真空接觸器、直流控制電源以及存在的隱患，提出了改進(jìn)方案，并進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。

真空接觸器；真空斷續(xù)器；直流控制回路；整流器；穩(wěn)壓器；在線監(jiān)測

中國石化儀征化纖股份公司PTA生產(chǎn)中心6 kV高壓電動(dòng)機(jī)出線柜采用VRC抽出式電氣保持接觸器，它的控制電源由直流柜DC-CC柜提供，一旦直流控制電源失電，會(huì)導(dǎo)致閉合的真空接觸器斷開，電機(jī)失電，嚴(yán)重威脅生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。曾經(jīng)出現(xiàn)過因?yàn)橹绷骺刂齐娫慈笔В率挂欢蜯CC電機(jī)全部停運(yùn)的事故。

1 存在問題分析

1.1 真空接觸器

VRC抽出式電氣保持真空接觸器是6 kV MCC抽屜的重要核心器件，它基本由一個(gè)三級絕緣的單塊件組成，具有很高的電氣和機(jī)械性能，它包括3個(gè)真空斷續(xù)器，以及用于主觸頭運(yùn)行的電氣連接和機(jī)電保護(hù)裝置。

真空斷續(xù)器由一具有較高機(jī)械和絕緣性能的陶瓷圓柱組成，包括固定觸頭和活動(dòng)觸頭，它們在所建立的真空里運(yùn)行，如圖1所示。

環(huán)繞觸頭的是一金屬柱形防護(hù)罩，它用于金屬蒸氣的冷凝。

斷續(xù)器內(nèi)所有元件由專用的無氣體合金制成，固定觸頭安裝在銅支撐管的一端，銅支撐管由陶瓷圓柱的金屬端帽機(jī)械支撐，銅管的另一端伸展到圓柱體之外，并攻絲以做固定觸頭的端子。

封閉電磁鐵適于直流運(yùn)行，該中心采用電氣閉鎖型控制系統(tǒng)，常開的主電流承受觸頭，由電磁鐵帶電閉合，它克服了張開彈簧的作用力并轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)銜鐵。一個(gè)連續(xù)吸合的封閉電磁鐵帶電，閉合接觸器，并保持帶電狀態(tài)。電磁鐵失電，釋放由張開彈簧儲(chǔ)存的能量，分開觸頭，接觸器斷開。

圖1 真空斷續(xù)器結(jié)構(gòu)

1.2 直流電源供電系統(tǒng)

該中心送配電系統(tǒng)中，設(shè)置了兩套直流供電裝置，一路用于生產(chǎn)的控制電源DC-CC，另一路則用于事故照明電源DC-EL，它們的內(nèi)置結(jié)構(gòu)基本一致。

以DC-CC柜為例，DC-CC由3路電源供電，一路由柴油發(fā)電機(jī)組通過應(yīng)急電源柜ESB供電，另兩路分別由低壓開關(guān)柜PMCC2的A段“C2A”、B段的“C2B”供電，從而使直流柜DC-CC的供電電源的可靠性得到保證。380 V、50 Hz電源由PMCC“C2A”、“C2B”、ESB經(jīng)過濾器EMI，抑制了無線電干擾，再經(jīng)斷路器IRP1／IRP2／IRP3送至變壓器TR1變?yōu)?70 V Ac。通過整流器將交流電變?yōu)橹绷麟姡宦饭┙o蓄電池，蓄電池不依靠任何轉(zhuǎn)換元件，直接與整流器輸出和斬波穩(wěn)壓器輸入相連；一路送至斬波穩(wěn)壓器，輸出穩(wěn)定的直流電壓，誤差控制為輸入電壓的±2%，經(jīng)直流配電盤供給直流控制回路系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 直流電源供電系統(tǒng)

由圖2可看出：

a）DC-CC雖有三路電源和蓄電池，但當(dāng)斬波穩(wěn)壓器發(fā)生故障時(shí)，將不可避免地造成直流控制回路供電系統(tǒng)故障，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致所有6 kV電機(jī)控制電源失電，導(dǎo)致已閉合的接觸器斷開，對應(yīng)的6 kV中壓電機(jī)停運(yùn)，給生產(chǎn)造成極大的影響；

b）當(dāng)直流柜DC-CC內(nèi)部發(fā)生故障需停車檢修時(shí)，勢必影響直流控制電源的供給；

c）每年停車檢修時(shí)均有部分電機(jī)需處于運(yùn)行狀態(tài)，無法對DC-CC進(jìn)行系統(tǒng)的檢修，因得不到正常的維護(hù)和檢修，DC-CC可能處于帶病運(yùn)行狀態(tài)；

d）因直流柜DC-CC為意大利進(jìn)口設(shè)備，備品備件只能儲(chǔ)存到易損件，不可能將內(nèi)部元件一一備齊，一旦內(nèi)部某個(gè)重要器件損壞，而備件又缺失，勢必影響檢修周期和正常生產(chǎn)，即使損壞的元器件恰好有庫存?zhèn)浼残枰欢〞r(shí)間進(jìn)行檢修。綜合以上幾點(diǎn)，為確保生產(chǎn)安穩(wěn)長滿優(yōu)，迫切需要通過改造來提高直流系統(tǒng)供電時(shí)的穩(wěn)定性。

2 直流系統(tǒng)改造

這兩套直流供電裝置中，控制電源DC-CC承擔(dān)關(guān)鍵設(shè)備的供電任務(wù)，而事故照明電源則相對重要性低一些，因此可通過技術(shù)改造，將事故照明電源（DC-EL）作為生產(chǎn)控制（DC-CC）的在線后備電源，以保證供電系統(tǒng)安全。

ZWK-TQ型直流電源自動(dòng)檢測投切裝置，是一種專用設(shè)備微機(jī)控制器，系統(tǒng)應(yīng)用微機(jī)技術(shù)，對向重要用戶供電的（DC-CC）電源進(jìn)行在線監(jiān)測，如果出現(xiàn)故障則自動(dòng)將后備電源（DC-EL）投入，以確保直流控制電源的供電可靠性。

2.1 自動(dòng)檢測投切裝置

主要功能及技術(shù)指標(biāo)：

a）監(jiān)測點(diǎn)：5點(diǎn)。

① DC-CC輸入端電壓；

② DC-EL輸入端電壓；

③ DC-CC輸出端電壓；

④ DC-EL輸出端電壓；

⑤ 控制電源輸出端電流。

b）檢測速度：單點(diǎn)≤4 ms；

c）投切速度：≤10 ms；

d）工作電源：AC 220 V±10%；

e）工作環(huán)境溫度：0～45℃；

f）工作環(huán)境濕度：≤80%。

2.2 工作原理

ZWK-TQ型直流電源自動(dòng)檢測投切裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括主回路投切開關(guān)電路和ZWK-TQ微機(jī)控制器兩個(gè)部分。

ZWK-TQ微機(jī)控制器是以單片微機(jī)為核心，并擴(kuò)展了數(shù)據(jù)采入模塊、模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路、顯示電路和輸出驅(qū)動(dòng)模塊等組成。如圖3所示。

圖3 ZWK工作原理

投切電路的核心部件采用了可控硅模塊V1、V4，配合以相關(guān)操作開關(guān)部件，保護(hù)元件和顯示部件組成，保證了投切速度，其主回路工作原理是將兩路直流供電電源（即DC-CC、DC-EL）分別通過可控硅開關(guān)輸出，經(jīng)二極管V3、V6隔離后并聯(lián)輸出。可控硅的開關(guān)操作則由ZWK-TQ微機(jī)控制器控制。在兩路輸入的直流電源到可控硅之間，串入KM1、KM2接觸器觸點(diǎn)，它們分別由ZWK-TQ微機(jī)測控系統(tǒng)內(nèi)部的輸出繼電器J1、J2控制。可控硅具有維持電流的特性，一旦觸發(fā)則必須在電流過零時(shí)方能關(guān)斷，因此KM1、KM2接觸器觸點(diǎn)是用以關(guān)斷需切換的可控硅。

Q3、Q4為檢修開關(guān)，當(dāng)需要檢修時(shí)，將Q3、Q4合上，其余開關(guān)均可分段進(jìn)行檢修。

ZWK-TQ微機(jī)控制器在投入運(yùn)行后，就不斷地巡回檢測上列5點(diǎn)的電壓電流狀況，發(fā)現(xiàn)工作電源電壓跌落到額定值的15%以下時(shí)，即將備用電源投入，同時(shí)繼續(xù)監(jiān)測并確認(rèn)為電源故障后，將其切除，并發(fā)出報(bào)警。

為提高系統(tǒng)的可靠性，ZWK-TQ微機(jī)控制器采用雙機(jī)熱備技術(shù)，即控制器中的CPU卡采用雙卡，一塊為主CPU卡，另一塊則為從CPU卡，在工作中雙卡同時(shí)投入運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)正常的情況下，主卡承擔(dān)系統(tǒng)全部檢測任務(wù)，而從卡則主要進(jìn)行自身的診斷，同時(shí)監(jiān)視主卡的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)異常則自動(dòng)投入運(yùn)行，保證系統(tǒng)不中斷。

3 結(jié) 語

經(jīng)過在實(shí)際生產(chǎn)中的運(yùn)行檢驗(yàn)，證實(shí)直流電源自動(dòng)檢測投切裝置極大地提高了直流控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，解決了原來存在的問題，為DC-CC的正常檢修提供了方便。通過自動(dòng)切換，縮短了故障時(shí)間和檢修時(shí)間，使生產(chǎn)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

1 黃俊.半導(dǎo)體變流技術(shù)［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，1989：48～135

2 哈爾濱工業(yè)大學(xué)電工學(xué)教研室.電工學(xué)［Z］.水利電力出版社，1992：409～517

The application of DC power automatical detecting and switching device in high-voltage motor control circuit

Qiao Lan

（The PTA production center of Sinopec Yizheng Chemical Fiber，Yizheng Jiangsu 211900，China）

The paper introduces 6 kV vacuum contactor，DC control power supply and the hidden trouble existed，puts forward improvement scheme and systematically analyzed.

vacuum contactor；vacuum interrupters；DC control circuit；rectifier；regulators；on-line monitoring

TM57

：B

：1006-334X（2010）01-0057-03

2010-01-07

喬蘭（1970-），江蘇泰縣人，工程師，主要從事電氣技術(shù)管理工作。