高壓電器設備的自動化控制及調試要點分析

秦振

（寧波寶新不銹鋼有限公司，浙江 寧波 315807）

目前工業生產中應用的高壓電器的種類和數量不斷的增多，這些設備的應用促進了工業生產效率的提升。為了進一步推動高壓電器設備的應用，降低其使用的能耗和促進其效率的提升，在高壓設備中應用自動化控制和電氣調試技術具有重要的作用，因此應加大對于這方面的研究力度，促進自動化控制和電氣調試技術在高壓設備中的應用。

1 高壓電器設備的自動化控制原理

（1）高壓電機直接啟動的控制原理。高壓電器設備的啟動方法主要包括直接啟動和變頻啟動兩種，在研究高壓電器設備啟動的自動控制時主要從這兩方面進行，從而實現高壓電器設備的自動化啟動。高壓電器設備的直接啟動控制主要是利用真空接觸器和綜合保護控制器這兩個裝置來實現的，通過將這兩個裝置進行有機的結合，能夠獲取最優化的高壓電機直接啟動控制設計的優化。在高壓電器設備的實際應用中，利用零序電和電TA采樣線路，能夠將高壓電機中工作的電流輸送至綜合保護器電流信號的輸入端。與此同時，還能夠將漏電電流輸送至電流信號的輸入端，通過這樣的方式可以將綜合保護器和相應電流信號有機的結合起來，在實現這種有機結合的情況下，能夠更有效的對大功率電機設備的運行進行控制，對其運行的狀態進行實時的檢測，并進行及時的分析，及時的發現并且解決其運行過程中出現的問題。此外，當高壓電器設備出現故障時，諸如綜合保護器中出現短路、漏電、缺相以及電流過大等問題時，真空接觸保護裝置能夠及時的做出反應，切斷高壓電器的供電，并且及時的將電路故障的實時信息上傳，將其發送給控制器以及相應的工作人員。在接收到實時的故障信息之后，工作人員可以利用這些信息對發生的電路故障進行分析，確定故障的原因和位置等信息，并且采取有效的措施來進行修復，從而保證高壓電器設備的正常工作，保障工業生產的效率。在發現高壓設備出現電路故障，到設備被完全排除這一段時間內，綜合保護控制器會采取保護措施，自動的對程序進行鎖定控制，使真空接觸器處于合閘狀態，從而使電機設備在維修故障過程中處于停止運行的狀態。

（2）高壓電機的變頻啟動的控制原理。高壓電器的變頻啟動形式在不斷的發展，傳統的高壓電機變頻啟動主要采用三電平疊加或者高-低-高的電壓結構，在應用IGBT 大功率絕緣柵雙極性晶體管的基礎之上，利用高壓變頻器來完成對其高壓電器設備的直接控制。隨著技術的不斷發展，尤其是大功率高電壓絕緣柵雙極性晶體的研究取得了重大的進展，促進了高壓電頻器的升級，如今新型的高壓變頻器已經被廣泛的應用于高壓電器的變頻啟動之中。

這種高壓變頻器在工作過程中，其包含的大電流高壓整流二極管將會進行電流的轉換，將高壓三相交流電轉變為直流電，并且應用快速絕緣雙極性高壓開關管 IGBT 進行觸發，通過這樣的方式可以生成三相交流高壓脈沖電源，這一電源可以作為變頻電源使用。然后高壓變頻器中設置的電抗器可以對該電流進行濾波處理，從而將轉化成的直流電再次轉變為三項交流電，利用這樣的方式，可以有效的保障交流電機的正常運行。在這一控制系統中，計算機控制中心能夠控制交流電機執行軟停車、全啟動以及調速轉動等功能，計算機控制中心是通過對絕緣柵雙極性晶體管的開關進行直接的控制來完成對交流電機功能控制的。在高壓交流電機處于軟停車的情況下，計算機控制系統會執行以下操作，對脈沖進行調控，促使高壓濾波電容進行放電操作，通過這樣的方式來控制IGBT，從而實現儲存電能的釋放。

從電機的轉動公式n=60f/2p可知，轉速和頻率之間的關系是成線性的，基于這一公式可以推導出變頻器的公式為c=u/f，其輸出的三項交流電的變頻范圍在0～400Hz之間。將輸出的電流經載波頻率較高的脈沖來進行調制，能夠使其頻率達到20kHz。為了電機能夠正常的運行，在頻率較低的情況下，應對起步電壓進行適當的提升。在整個整機的主控部分，單片機是核心內容，變頻器信號的調節和控制都是基于單片機來實現的。在工作過程中，單片機將信號傳輸到SPWM 發生器中，從而產生相應的脈沖電流，經功率驅動芯片，脈沖可以恢復到原本的狀態，然后通過濾波電抗器進行濾波處理，能夠有效的保證三相交流電進行的穩定輸出，保證電機能夠正常的工作。

值得注意的是，通常變頻啟動控制在低頻或者高頻普通電機中是無法發揮出其正常功能的，其只能夠實現對于變頻電機的控制，這主要是由于這些電機之間的結構差異導致的。低頻普通電機的頻率通常處于0～20Hz這一范圍，在運行過程中其會產生奇次諧波，會造成電機出現異常發熱的問題，導致設備無法發揮出其應有的功能。而高頻普通電機的頻率通常在50～100Hz這一范圍內，在此頻率之下常會導致轉速過高，這對于軸承會造成較大的負擔并導致其出現損傷，對設備的使用壽命造成不利的影響。

2 高壓電器設備中的電氣調試技術

為了保證高壓電器設備的正常運行，對其進行電氣調試是十分必要的，在高壓電器設備的調試過程中，尤其要注意綜合保護器、高壓變頻器以及高壓避雷針等重要部分的調試工作，確定合理的調試范圍，對于提升系統的運行效率也是十分重要的。

（1）高壓電機進行電氣調試的主要內容。在進行高壓電氣設備的調試過程中，首先需要對技術參數進行測定，為了確保其能夠正常運行，應嚴格的按照說明書來設定相關的技術參數，并且在調試時應嚴格的按照高壓電氣設備交接試驗標準和驗收規范進行，從而保證調試準確性。此外，在進行設備的測量過程中，對絕緣電阻的有效性進行測量十分重要，因此在高壓和耐壓前后需要對其進行測試。電阻的測量是通過電阻搖表來進行的，當搖表轉速保持在120r/min時，在15s和60s時及時的讀取并且記錄其示數，并且根據其計算阻值吸收比。在這個過程中，需要預防出現高壓反沖的問題，因此在完成調試之后，應及時的撤掉所應用的實驗表筆，搖表的轉速應逐步調低，防止造成搖表的損壞。此外，在調試過程中，還需要應用高壓真空接觸器測量分閘線圈的動作電壓與合閘線圈電壓，記錄下分閘線圈的位置以及合閘線圈的返回系數值，并且基于獲取的信息計算端口耐壓以及主觸點位置的直流電阻。

（2）高壓電氣設備電氣調試。在高壓電器設備投入到實際應用之前，需要對其進行調試，保證其能夠正常運行。需要調試的內容包括高壓電器設備的三項直流電阻和繞組極性等，需要保證其測量的準確性，從而確保調試后的設備具有可靠性。在調試過程中，實驗電源需要進行變壓和調壓處理，在經過處理并且滿足條件之后，允許電源輸入到變壓器高壓側放電保護球隙器內，同時，還需要對另一側進行接地處理。在這個過程中，需要注意應先對放電保護球隙器的放電間隙進行合理的調節，從而使放電保護值能夠高于實驗的電壓，這樣才能夠保證不會由于電壓過高而導致設備的損壞。在完成調試之后，需要注意應先切斷電源，并且調整調壓器指針，使其處于歸零狀態。在完成上述操作之后，連接好電流表和電路繞組，就可以進行下一步的試驗了。另外需要注意的是，實驗過程中為了保護設備，防止過電壓對設備造成損害，應嚴格的控制電壓的上升速度，在完成試驗內容之后，需要逐步的降低電壓并且切斷電源。

（3）注意事項。在進行高壓電器設備的調試過程中，需要注意以下幾方面問題。第一，在進行耐壓直流漏電檢測時，需要確保試驗設備可靠接地，并且需要設置隔離區，將試驗地點隔離開來，禁止無關人員進入，防止發生危險。在完成實驗之后還需對電纜兩級進行檢測，確保其不存在放電現象，避免由于高壓存電而對人們造成傷害。第二，在直流電阻的測量過程中，測量電極和電機電極連接的安全性和可靠性是必須得到保證的，只有這樣才能夠有效的降低測量誤差，從而保證阻值能夠符合三相平衡的要求。第三，操作過程必須嚴格的遵守相關規范，進行標準化的操作，這樣才能夠保證電氣調試的效率，確保高壓電氣設備的安全、穩定運行。

3 結語

高壓電器設備的自動化控制以及電氣調試技術在工業生產中具有廣泛的應用，其作用也十分重要，對工業生產的安全、穩定、高效具有重要作用，因此研究人員應在加大對于高壓電器相關技術的研究，充分掌握其自動化控制的原理，并且做好其調試工作，保證其性能的充分發揮。