高壓變頻電機(jī)控制回路的信號交接

徐文超

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器調(diào)速因其節(jié)能的優(yōu)越性而被廣泛應(yīng)用[1]。但在高壓變頻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，由于涉及的電氣設(shè)備較多，操作上有諸多不便，甚至可能會因為誤操作導(dǎo)致安全隱患。如何保證高壓變頻電動機(jī)在操作過程中的安全性和靈活性，是值得關(guān)注的問題。筆者通過工程經(jīng)驗總結(jié)，提出設(shè)定高壓變頻電機(jī)的操作原則，并總結(jié)了相關(guān)電氣設(shè)備之間的信號交接。

1 高壓電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)操作原則

一個完整的高壓電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，一般包括以下電氣設(shè)備：1）為調(diào)速系統(tǒng)提供電源的高壓柜；2）為變頻電機(jī)調(diào)速的變頻器柜（包括變壓器、變頻器以及變頻器控制系統(tǒng)）；3）安裝在變頻電機(jī)附近，操作變頻電機(jī)用的現(xiàn)場控制箱；4）監(jiān)視和調(diào)速控制變頻電機(jī)的DCS（或PLC）柜；5）變頻電機(jī)本體。上述設(shè)備由于工藝的需求以及總圖布置的緣故，經(jīng)常不在同一位置[2]。

為保證設(shè)備檢修時操作人員的安全及操作靈活性，應(yīng)遵守如下操作原則：1）應(yīng)設(shè)置為僅由高壓變頻電機(jī)旁的現(xiàn)場控制箱來啟停電動機(jī)。2）在現(xiàn)場控制箱、變頻器本體以及DCS（或PLC）柜均設(shè)置有調(diào)速功能，以實現(xiàn)靈活調(diào)速；但同一時間，只能允許一處調(diào)速。3）考慮到緊急狀況下的安全性，在現(xiàn)場控制箱、變頻器本體以及DCS（或PLC）柜還應(yīng)設(shè)置有緊急停車功能。

2 信號交接配置

根據(jù)筆者工程實踐經(jīng)驗，在上述操作原則的基礎(chǔ)上，再配合增加相關(guān)設(shè)備之間的信號交接與聯(lián)鎖，可以保證高壓變頻電機(jī)在運行和操作過程中的安全性和靈活性。增加的相關(guān)設(shè)備之間具體信號的交接配置如下。

2.1 高壓柜送出的信號或指令

1）備妥信號，包括轉(zhuǎn)換開關(guān)工作位+手車工作位置。其中，轉(zhuǎn)換開關(guān)安裝在高壓柜上，分別設(shè)置檢修/工作的轉(zhuǎn)換功能。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在就地位時，由現(xiàn)場控制箱分、合高壓柜斷路器；當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在檢修位時，閉鎖現(xiàn)場控制箱對高壓柜斷路器進(jìn)行分閘或合閘操作。備妥信號分別送至現(xiàn)場控制箱和變頻器柜，作信號指示用，告知高壓柜的斷路器具備合閘條件。

2）斷路器的分、合輔助觸點信號，分別送至現(xiàn)場控制箱、變頻器柜和DCS（PLC）柜，作分。合閘指示用，告知高壓柜斷路器的分、合閘狀態(tài)。

3）保護(hù)裝置輸出的動作信號，通過中繼擴(kuò)展后同時送至現(xiàn)場控制箱、DCS（PLC）柜和變頻器柜，作故障指示用，告知高壓柜斷路器出現(xiàn)故障跳閘，且使現(xiàn)場控制箱不再對高壓柜斷路器進(jìn)行合閘操作。

2.2 DCS（PLC）柜送出的信號或指令

1）允許合閘信號，送至高壓柜。該信號表示該電機(jī)具備起動條件，即該電機(jī)在工藝流程上已經(jīng)具備起動條件，用作高壓柜合閘條件之一。

2）聯(lián)鎖跳閘信號，表示在工藝流程上或緊急故障條件下，該電機(jī)需要停止。該信號通過中繼擴(kuò)展后，分別送至高壓柜的分閘回路和高壓柜綜保裝置的開入量，讓高壓柜斷路器分閘，告知綜保裝置分閘原因。

3）發(fā)出轉(zhuǎn)速控制（4～20 mA）給變頻器柜，以控制轉(zhuǎn)速。

2.3 變頻器送出的信號或指令

1）備妥信號，送至高壓柜，用作高壓柜合閘條件之一。

2）故障跳閘（主要為變壓器的非電量保護(hù)），指令送至高壓柜。該信號通過中繼擴(kuò)展后，分別送至高壓柜的分閘回路和高壓柜綜保裝置的開入量，讓高壓柜斷路器分閘，且告知綜保裝置分閘原因。

3）急停信號指令去跳高壓柜斷路器。

4）變頻器的運行信號、變頻器輕故障信號、變頻器重故障信號分別送至現(xiàn)場控制箱和DCS（PLC）柜，作信號指示用，告知變頻器的運行狀態(tài)，判斷是否能操作變頻器。

5）變頻器的轉(zhuǎn)速信號（4～20 mA）、電機(jī)電流信號（4～20 mA）送至現(xiàn)場控制箱進(jìn)行顯示。

2.4 現(xiàn)場控制箱送出的信號或指令

1）正常分、合閘高壓柜斷路器；2）急停跳高壓柜斷路器，僅在現(xiàn)場出現(xiàn)緊急事故用；3）正常啟停變頻器；4）發(fā)出轉(zhuǎn)速控制（4～20 mA）給變頻器柜，以控制轉(zhuǎn)速。

關(guān)于轉(zhuǎn)速控制的地點一般如下規(guī)定：1）在變頻器柜上設(shè)置本地/遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換開關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在本地時，由變頻器控制轉(zhuǎn)速；當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在遠(yuǎn)程時，由現(xiàn)場控制箱或DCS（PLC）柜控制轉(zhuǎn)速。2）另在現(xiàn)場控制箱上設(shè)置本地/遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換開關(guān)。當(dāng)現(xiàn)場控制箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在本地，且變頻器上的轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在遠(yuǎn)程時，由現(xiàn)場控制箱控制轉(zhuǎn)速；當(dāng)現(xiàn)場控制箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在遠(yuǎn)程時，且變頻器上的轉(zhuǎn)換開關(guān)也設(shè)置在遠(yuǎn)程時，由DCS（PLC）柜控制轉(zhuǎn)速。即，由變頻器控制轉(zhuǎn)速時，僅要求變頻器上的轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在本地即可；由現(xiàn)場控制箱控制轉(zhuǎn)速時，不但要求變頻器上的轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在遠(yuǎn)程，而且還要求現(xiàn)場控制箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在本地；由DCS（PLC）柜控制轉(zhuǎn)速時，不但要求變頻器上的轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在遠(yuǎn)程，而且還要求現(xiàn)場控制箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在遠(yuǎn)程。因此，為了達(dá)到這個目的，變頻器的遠(yuǎn)程接點信號須分別送至現(xiàn)場控制箱和DCS（PLC）柜，且現(xiàn)場控制箱的遠(yuǎn)程接點信號也需送至DCS（PLC）柜。

2.5 變頻電機(jī)本體送出的信號

變頻電機(jī)本體送出的信號為電機(jī)本體的非電量信號，比如繞組溫度。先把這些信號送至DCS（PLC）柜，當(dāng)這些非電量信號出現(xiàn)異常時，由DCS（PLC）柜的聯(lián)鎖跳閘回路發(fā)出停車指令給變頻器，使電機(jī)停止運行。

對于配有一些輔助設(shè)備的高壓變頻電機(jī)，由于輔助設(shè)備與電機(jī)之間有聯(lián)鎖關(guān)系，一般要求廠家配帶PLC柜。當(dāng)電機(jī)起動前，需要該P(yáng)LC柜判斷是否具備起動條件。如果具備條件，給相應(yīng)的高壓柜一條起動備妥指令；同理，在運行過程中，由于輔助設(shè)備的原因，該電機(jī)不能再運行時，該P(yáng)LC柜發(fā)出一條停止運行指令給變頻器，使電機(jī)停止運行。另外，一些信號通過通信或硬件點送至PLC（DCS）機(jī)柜。

3 結(jié)論

上述設(shè)定的操作原則以及增加相關(guān)電氣設(shè)備之間信號交接以及聯(lián)鎖的方案，已在很多有高壓變頻電機(jī)的工程項目中得到運用。實際應(yīng)用效果顯示，該方案可保證高壓變頻電機(jī)在運行和操作過程中的安全性和可靠性。