直流電源自動檢測投切裝置在高壓電動機控制回路中的應用

喬 蘭

（中國石化儀征化纖股份有限公司PTA生產中心，江蘇 儀征 211900）

設備改造

直流電源自動檢測投切裝置在高壓電動機控制回路中的應用

喬 蘭

（中國石化儀征化纖股份有限公司PTA生產中心，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，提出了改進方案，并進行了系統的分析。

真空接觸器；真空斷續器；直流控制回路；整流器；穩壓器；在線監測

中國石化儀征化纖股份公司PTA生產中心6 kV高壓電動機出線柜采用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，會導致閉合的真空接觸器斷開，電機失電，嚴重威脅生產的安全穩定。曾經出現過因為直流控制電源缺失，致使一段MCC電機全部停運的事故。

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，它基本由一個三級絕緣的單塊件組成，具有很高的電氣和機械性能，它包括3個真空斷續器，以及用于主觸頭運行的電氣連接和機電保護裝置。

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

環繞觸頭的是一金屬柱形防護罩，它用于金屬蒸氣的冷凝。

斷續器內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行，該中心采用電氣閉鎖型控制系統，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動活動銜鐵。一個連續吸合的封閉電磁鐵帶電，閉合接觸器，并保持帶電狀態。電磁鐵失電，釋放由張開彈簧儲存的能量，分開觸頭，接觸器斷開。

圖1 真空斷續器結構

1.2 直流電源供電系統

該中心送配電系統中，設置了兩套直流供電裝置，一路用于生產的控制電源DC-CC，另一路則用于事故照明電源DC-EL，它們的內置結構基本一致。

以DC-CC柜為例，DC-CC由3路電源供電，一路由柴油發電機組通過應急電源柜ESB供電，另兩路分別由低壓開關柜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經過濾器EMI，抑制了無線電干擾，再經斷路器IRP1／IRP2／IRP3送至變壓器TR1變為270 V Ac。通過整流器將交流電變為直流電，一路供給蓄電池，蓄電池不依靠任何轉換元件，直接與整流器輸出和斬波穩壓器輸入相連；一路送至斬波穩壓器，輸出穩定的直流電壓，誤差控制為輸入電壓的±2%，經直流配電盤供給直流控制回路系統，如圖2所示。

圖2 直流電源供電系統

由圖2可看出：

a）DC-CC雖有三路電源和蓄電池，但當斬波穩壓器發生故障時，將不可避免地造成直流控制回路供電系統故障，嚴重時將導致所有6 kV電機控制電源失電，導致已閉合的接觸器斷開，對應的6 kV中壓電機停運，給生產造成極大的影響；

b）當直流柜DC-CC內部發生故障需停車檢修時，勢必影響直流控制電源的供給；

c）每年停車檢修時均有部分電機需處于運行狀態，無法對DC-CC進行系統的檢修，因得不到正常的維護和檢修，DC-CC可能處于帶病運行狀態；

d）因直流柜DC-CC為意大利進口設備，備品備件只能儲存到易損件，不可能將內部元件一一備齊，一旦內部某個重要器件損壞，而備件又缺失，勢必影響檢修周期和正常生產，即使損壞的元器件恰好有庫存備件，也需要一定時間進行檢修。綜合以上幾點，為確保生產安穩長滿優，迫切需要通過改造來提高直流系統供電時的穩定性。

2 直流系統改造

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

ZWK-TQ型直流電源自動檢測投切裝置，是一種專用設備微機控制器，系統應用微機技術，對向重要用戶供電的（DC-CC）電源進行在線監測，如果出現故障則自動將后備電源（DC-EL）投入，以確保直流控制電源的供電可靠性。

2.1 自動檢測投切裝置

主要功能及技術指標：

a）監測點：5點。

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≤4 ms；

c）投切速度：≤10 ms；

d）工作電源：AC 220 V±10%；

e）工作環境溫度：0～45℃；

f）工作環境濕度：≤80%。

2.2 工作原理

ZWK-TQ型直流電源自動檢測投切裝置內部結構包括主回路投切開關電路和ZWK-TQ微機控制器兩個部分。

ZWK-TQ微機控制器是以單片微機為核心，并擴展了數據采入模塊、模／數轉換電路、顯示電路和輸出驅動模塊等組成。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，配合以相關操作開關部件，保護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輸出，經二極管V3、V6隔離后并聯輸出。可控硅的開關操作則由ZWK-TQ微機控制器控制。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，它們分別由ZWK-TQ微機測控系統內部的輸出繼電器J1、J2控制。可控硅具有維持電流的特性，一旦觸發則必須在電流過零時方能關斷，因此KM1、KM2接觸器觸點是用以關斷需切換的可控硅。

Q3、Q4為檢修開關，當需要檢修時，將Q3、Q4合上，其余開關均可分段進行檢修。

ZWK-TQ微機控制器在投入運行后，就不斷地巡回檢測上列5點的電壓電流狀況，發現工作電源電壓跌落到額定值的15%以下時，即將備用電源投入，同時繼續監測并確認為電源故障后，將其切除，并發出報警。

為提高系統的可靠性，ZWK-TQ微機控制器采用雙機熱備技術，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，在工作中雙卡同時投入運行，當系統正常的情況下，主卡承擔系統全部檢測任務，而從卡則主要進行自身的診斷，同時監視主卡的運行情況，發現異常則自動投入運行，保證系統不中斷。

3 結 語

經過在實際生產中的運行檢驗，證實直流電源自動檢測投切裝置極大地提高了直流控制系統運行的穩定性，解決了原來存在的問題，為DC-CC的正常檢修提供了方便。通過自動切換，縮短了故障時間和檢修時間，使生產處于穩定狀態。

1 黃俊.半導體變流技術［M］.機械工業出版社，1989：48～135

2 哈爾濱工業大學電工學教研室.電工學［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，主要從事電氣技術管理工作。