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浅谈两台变频器之间的切换

1 引言

  惠阳自来水公司某水厂使用3台芬兰abb公司生产的sami1370f690型变频器控制3套水泵机组调速供水,其中1#水泵机组与2#、3#水泵机组不同之处在于1#水泵机组加装了节能装置自动控制1#水泵机组运行,而2#、3#水泵机组直接由变频器控制运行。通常情况下,在凌晨期间用水量最少为供水低谷,此时特适合开1#变频器控制1#水泵机组运行。因此,在1#水泵机组加装了节能装置后,通过根据用水量的需要合理调度1#~3#水泵机组运行,运行2年比没装节能装置已节约电费130万元。

  变频器自1999年1月投入使用以来运行还是可靠的,但也发生过一些故障,原进口的半导体主功率元件和控制电路板配件已基本更换完毕。由于该类变频器为上世纪90年代初产品,现在早已更新换代,因此维修配件(特别是控制电路板)短缺,导致变频器发生故障时难以及时修复,而送到生产厂家维修一是所需时间较长,二是价格昂贵,因此变频器故障是影响送水泵房组供水的主要原因之一(惠阳水司某水厂1#变频器因控制电路板发生故障缺配件已有月余至今停止运行导致不能开1#水泵机组供水)。针对此问题,本人提出的解决方案有二:方案一是在2台变频器之间加装转换柜,利用任1台变频器分别控制2台水泵机组电动机。当1台变频器或水泵机组发生故障时,只要启动转换柜和另1台变频器就可及时恢复供水。在损坏功率元件难以及时修复的情况下,可集中2台变频器的功率元件供给1台变频器使用,同时有较宽裕的时间修复故障变频器。应用该方案,不但在经济上投资较少(约需8万元),而且可使因变频器或水泵机组发生故障所造成停止供水的影响为最小。方案二是用国产的1台变频器(例如北京利德华福电气技术有限公司的大功率变频器)和3台电动机(例如湘潭电机厂的高压电动机)替代进口变频器和电动机,应用1台国产变频器控制3台水泵机组电动机。该方案需投资约190万元(其中更换1台变频器需资金约110万元,更换3台高压电动机需资金约80万元),目前国产的大容量高压变频器在技术上已达到世界先进水平,具有电流小、主元件模块化、可靠性高、维护方便、造价低(较进口而言)等特点,随着我国变频器技术的不断进步,应用该方案进行技术改造将是一种发展趋势。基于经济上考虑,现仅将第一方案介绍如下。

2 变频器转换柜的基本接构

  变频器转换柜的基本结构为,在3台配电柜内装有3台hd13-1500a/31型刀开关、5台ckj15-1500/3型真空接触器和所配套的控制设备,通过2yjv-1kv-3300的电力电缆将2台变频器的出线柜连接起来(详见附图的变频器转换柜一次接线图)。

3 变频器转换柜的功能和工作原理

  3.1 变频器转换柜的基本功能

  当变频器b或变频器a发生故障停止运行时,经转换柜的切换,在保证设备安全的前提下,利用变频器a或变频器b分别拖动电动机mb或电动机ma运行如附图所示。

  3.2 变频器转换柜几种运行方式的工作原理

  (1) 变频器a拖动电动机mb运行

  合上刀开关qka,分别按下变频器转换柜门上的启动按钮,合上接触器kma1、kmc和kmb2(接触器kma2和kmb1在断开位置),此时,启动变频器a可拖动电动机mb运行。停机时,按下相应的停止按钮即可。

  (2) 变频器b拖动电动机ma运行

  合上刀开关qkb,分别按下变频器转换柜门上的启动按钮,合上接触器kmb1、kmc和kma2(接触器kma1和kmb2在断开位置),此时,启动变频器b可拖动电动机ma运行。

  (3) 变频器a、变频器b分别单独运行或同时运行。

  变频器a单独运行。合上刀开关qka,分别按下变频器转换柜门上的启动按钮,合上接触器kma1和kma2(接触器kmc在断开位置),此时,启动变频器a可拖动电动机ma运行。

  变频器b单独运行。合上刀开关qkb,分别按下变频器转换柜门上的启动按钮,合上接触器kmb1和kmb2(接触器kmc在断开位置),此时,启动变频器b可拖动电动机mb运行。

  变频器a、变频器b同时运行。合上刀开关qka,分别按下变频器转换柜门上的启动按钮,合上接触器kma1和kma2(接触器kmc在断开位置),此时,启动变频器a可拖动电动机ma运行。合上刀开关qkb,分别按下变频器转换柜门上的启动按钮,合上接触器kmb1和kmb2(接触器kmc在断开位置),此时,启动变频器b可拖动电动机mb运行。

  3.3 变频器转换柜的安全互锁

  在转换柜的控制回路中,通过相关接触器的辅助触头和转换开关sa进行电气安全互锁,可确保变频器a、b在运行中每次只能拖动1台水泵机组电动机,相互不发生影响(详见转换柜二次接线图)。

  (1) 变频器a拖动电动机mb运行时,转换开关sa处于左45位置,

  sa的③、④触头为断开;通过接触器kmc的常闭触头kmc-4在接触器kmc合闸时的断开,使接触器kmb1不能合闸,另外接触器kmc须接触器kma2在分闸位置才能合闸,从而确保变频器a、b在运行中不相互影响。

  (2)变频器b拖动电动机ma运行时,转换开关sa处于右45位置,sa的①、②触头为断开;通过接触器kmc的常闭触头kmc-2在接触器kmc合闸时的断开,使接触器kma1不能合闸,另外接触器kmc须接触器kmb2在分闸位置才能合闸,从而确保变频器a、b在运行中不相互影响。

  (3) 变频器a、变频器b分别单独运行或同时运行时,转换开关sa处于中间位置,sa的触头均为断开;通过将接触器kma1-2、kmb1-2、kma2-2、kmb2-2的常闭触头串联在接触器kmc合闸回路中,使接触器kmc不能合闸, 从而确保变频器a、b在运行中不相互影响。

  (4)在转换开关sa处于左45、右45位置,分别需要kma1、kmb1、kmc合闸时,可利用转换开关sa触头的闭合来代替断开的接触器的辅助触头接通其合闸回路。

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