有源型ST500電動機智能控制器回路改進與端子設置探討

黨鐵虎

摘 要：韓二電公司2015年進行超低排放改造，在脫硫低壓配電系統MCC負荷抽屜式開關中，應用了蘇州萬龍電氣集團有限公司生產的有源型ST500電動機智能型控制器作為電動機的控制及保護元件。使用中曾出現抽屜開關送電即自啟動問題，經過深入的分析和現場試驗，本文提出了幾種不同解決方案，并進行分析對比，通過一種簡單易行的改進，使設備安全運行。

關鍵詞：控制回路；端子；接觸器狀態

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）22-0160-02

蘇州萬龍電氣集團股份有限公司生產的ST500系列智能型電動機控制器具備對電動機的保護、控制、測量、通訊及故障管理功能。其簡化了電動機二次控制、保護回路。同時由于采用模塊化設計、體積小、結構緊湊，在各種抽屜開關中可直接使用，因而在現代大型發電企業低壓廠用系統中廣泛使用。韓二電公司II期建設中，400V MCC抽屜開關大量使用ST500無源型智能控制器，使用效果良好。因而在超低排放改造中，繼續選用ST500做為400V MCC負荷開關控制器使用，但是因為選用的是有源型ST500系列產品，其控制功能和控制回路發生了一定的變化，在現場使用過程中曾發生抽屜開關送電電動機即自動啟動的不安全情況。因此對有源型ST500的研究和對其控制回路進一步改進，對于現場安全運行具有重要意義，對于普及有源型ST500控制器的應用也具有一定意義。

1 ST500電動機智能控制器介紹

ST500系列智能型電動機控制器適用于額定頻率50HZ，額定電壓400V、額定電流至820A的三相交流異步電動機應用場所。可實現對電動機的保護、控制、測量，通訊及管理，該產品的使用簡化了傳統電動機二次控制保護電路，提供了完善的電動機控制保護措施，作為智能化終端還可實現基于多種總線方式的通訊組網，實現了分散控制保護和集中管理。控制器的應用極大地提高了生產效率，同時降低了現場調試和維護工作量。

ST500系列智能型電動機控制器與本文所討論內容有關的幾個性能介紹：

（1）由于控制器具備抗晃電和欠、失壓重啟動功能，為了實現些功能，裝置內部的電源經過特殊處理，使裝置工作電源失電后扔能維持一段時間工作（最長300S）。（2）控制器具備外部啟動跟隨功能，即控制器未接收到啟動指令，也未發出啟動指令，但是接觸器動作，接觸器狀態發生翻轉，這時控制器能自動跟隨進入啟動狀態，并發出啟動指令。

判斷外部啟動的條件有二個：

（1）接觸器狀態發生變化，利用功能端子1DI接入接觸器輔助觸點，當該觸點狀態發生變化時，引起1DI交流電位變化，則控制器檢測到接觸器已經啟動，狀態發生變化，即判斷外部啟動。（2）裝置檢測到三相有電流時（10%額定電流），即判斷外部啟動（見圖2接線）。

2 問題的提出

2017年4月份脫硫運行人員在給一臺380V設備電源開關送電操作過程中發生電動機自動啟動（集控屏及開關就地均未操作），致使電動轉動起來。雖未造成后果，但是屬于嚴重問題。正常生產中，如果送電造成誤啟動，必將嚴重威脅人身及設備安全。因此針對此問題，必須認真查找原因予以解決，以保證設備及人身安全。

抽屜面板配置如圖1，右側開關把手為位置操作小開關，左側開關把手為主回路電源開關。右側小開關豎直位置為抽屜可移動位置。45°位置為試驗位置，試驗位置時二次回路接通。水平位置為工作位置，在工作位置時可合上主回路開關，一、二次回路接通。運行人員送電操作順序為在移動位置時將抽屜開關推如間隔到位，然后依次將右側小開關打到試驗位置，再打到工作位置，之后再合上左側主電源開關，送電過程完成。需要啟動設備需在集控屏操作或開關就地ST500面板操作。

3 送電自啟動原因分析

3.1 原控制回路接線

如圖2，其中1DI定義為“接觸器狀態”，“常閉”。其接入KM輔助觸點，閉觸點；10DI定義為遠程正向啟動，接入DCS啟動指令，開觸點；12DI定義為遠程停車，接入DCS停車指令，開觸點。

3.2 正常啟動、停車過程

啟動過程：DCS發出啟動指令，合閘觸點閉合，10DI獲得交流電位，控制器檢

測到啟動命令后動作于【1DO、1COM】觸點閉合（脈沖），KM線圈勵磁動作后自保持，主電路LM觸點接通電動機運行。

停車過程：DCS發出停車指令，分閘觸點閉合，12DI獲得交流電位，控制器檢測到停車命令動作于【5DO、1COM】觸點斷開（脈沖），KM線圈失電，主電路KM觸點斷開，電動機停止運行。

3.3 送電自啟動過程分析

由原理接線圖2可以看出，控制器工作電源（與控制回路電源相同）取自總電源。

試驗位置時取自母線側L1，工作位置時取自主回路空開QF負荷側。在試驗位置時，控制電源通過試驗位置閉鎖觸點“QS試驗”連接到L1，控制回路有電，1DI有交流電位，控制器不判斷啟動無動作輸出。當小開關由試驗位置打到工作位置時，因QF未合閘，控制回路失電，1DI失去電位，造成接觸器狀態翻轉的假象。而控制器具有失電繼續維持短時工作的性能，此時控制器誤判斷為外部啟動而跟隨啟動，發出啟動指令。若在此時合上主回路空開QF，則控制回路電源恢復，接觸器線圈勵磁使【1D0，1COM】之間KM觸點閉合自保持，KM主觸點接通動力回路，電動機啟動運轉。

這里需要注意的幾個要素是：

（1）控制器檢測接觸器的狀態，1DI端子即是實現檢測接觸器狀態的功能，其接入KM閉觸點，停車狀態下該端子接入交流電源，一但失去交流電源，控制器即判斷接觸器狀態發生變化，認為外部啟動而跟隨啟動。（2）時間問題，控制器發出啟動、停車命令是脈沖形式，特別是啟動脈沖消失后的運行要依靠KM開觸點自保持維持。如果在脈沖消失時還沒有啟動起來，則會啟動失敗。另外控制器在失去工作電源后維持工作時間也很短，在這段時間之后的操作就不會發生其他異常現象了。

4 改進方案

根據以上送電自啟動的分析，我們可以從以下方面著手考慮：

（1）操作送電時間的配合，這是需要人為控制，很難滿足。（2）控制回路供電電源（含控制器工作電源）改進。（3）接觸器狀態判斷方式改進。以下就各方案分別進行闡述。

4.1 將工作位置的控制電源取自母線

如圖3所示，通過這樣改進后，當小開關由試驗位置切換到工作位置時，通過抽屜開關內限位開關“QS運行”閉合，由母線取得控制電源，從而使得1DI及時得到交流電位，控制器不會發出啟動指令。此方案實施簡單，在抽屜開關內部很小改動即可實現。缺點是：

（1）仍有發生送電自啟動的可能，因為小開關由試驗位置切換到工作位置時，仍然存在控制回路失電的過程，1DI依然能夠判斷外部啟動。（2）工作位置電源取自母線側，存在安全隱患，當本抽屜內部元器件或回路故障時，可引起母線故障，擴大故障范圍。

4.2 原接線不動，將控制器1DI設置為“通用”，“常閉”

從前面的分析可知，造成送電自啟動的主要因素是控制器失電后，因1DI失去交流電源，使得控制器檢測接觸器狀態誤判為外部啟動而引起自啟動的。那么把1DI設置為“通用”后，控制器不對接觸器狀態進行判斷，這樣當1DI電位變化時，不會造成控制器外部啟動的誤判斷，因而不發出跟隨啟動指令。此方案優點是簡單，只需對控制器進行設置即可實現。缺點是控制器失去一個判斷外部啟動的條件。

4.3 1D1的設置不變，仍為“接觸器狀態”，“常開“，而將1DI所接閉觸點改為開觸點

正常停運時，1DI因接入KM開觸點而無交流電位，因而在送電操作過程中雖然存在控制回路失電過程，但是1DI端子的電位不會發生變化，控制器檢測不到接觸器翻轉，故而不會發出跟隨啟動指令。這個方案簡單易行，僅需要將原接觸器輔助觸點的接線從閉觸點移至開觸點即可，而且保持控制器各項功能不變化。

5 方案比較

對以上三個方案的對比，我們可以看出，第一種方案安全系數低；第二種方案雖然實現簡單方便，但是控制器失去了一個功能；第三種方案的實現也比較簡單，僅需改動極少接線就可實現，且能滿足控制器各項功能需求。因此，我們在現場采用第三種方案進行改進。

6 結語

通過對ST500控制器及控制回路的分析研究，對其控制回路簡單的進行改進，經過近數月的運行觀察，徹底解決了送電自啟動問題，提高了發電廠設備的安全運行。

參考文獻

[1]ST500智能型電動機控制器使用說明書-蘇州萬龍電氣集團股份有限公司.

[2]大唐XXX公司脫硫系統增容提效改造工程<<380V電動機二次接線圖》.