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一拖二高压变频软启动系统在炼化企业中的应用

马思众

【期刊名称】《《通信电源技术》》

【年(卷),期】2019(036)011

【总页数】3页(P63-64,67)

【关键词】软启动;变频器;一拖二

【作者】马思众

【作者单位】中国石油天然气股份有限公司宁夏石化分公司宁夏银川750021

【正文语种】中文

0引言

催化装置是炼化企业的核心装备。随着近些年大型炼化企业的快速崛起，作为催化装置的最主要设备，主风机系统的容量不断增加。以某炼油厂催化装置为例，主风机动力系统由一台额定功率25MW的电动机和一台18MW的电动机提供。根据生产需要，两台电动机一用一备，且不会同时启动。因此，通过选择合理的接线方式和控制方式，可以实现一台高压变频器分时启动两台电动机（即一拖二系统），节省项目资金投入，降低后期维护成本。

1系统结构

一拖二变频软启动系统由2台电动机、1台高压变频器以及若干台高压开关柜组成。高压变频器为软启动系统的核心，选用广东白云电器设备股份有限公司生产的TMEIC系列变频器。图1为软启动一次系统图，M1电机为主电机，KG1、V1、L1分别为主电机变频软启动输入断路器、输出断路器、工频断路器；M2电机为备用电机，KG2、V2、L2分别为备机变频软启动输入断路器、输出断路器、工频断路器。通过选择不同的启动方式，经PLC控制不同的断路器动作，可以实现1台电动机启动完成切换到工频后启动另1台电动机，实现一拖二的控制功能。

图1一拖二变频软启动主接线图

2启动过程及并网

2.1软启动过程

以启动主电机为例，启动前选择需要启动的电动机，由电气操作人员将变频器选择开关旋转至“M1”，并将主电机对应的KG1、V1、L1断路器手车推至运行位。控制系统发出启动命令，由PLC控制KG1断路器合闸；变频器自检完成后，自动合V1断路器，电动机开始升速；当输出频率达到50Hz后，自动调整输出电压、频率、相位，锁定并网点，工频断路器开关L1自动闭合，同期并联成功；控制输出断路器V1、输入断路器KG1分闸，软启结束。主电机启动结束后，变频器退出运行，即可用来启动备用电机。

2.2电动机并网

电动机的并网即软启动结束，电动机从变频切换到工频运行[1]。当电动机加速到额定转速时，如果不进行并网检测，将直接将其切换到工频，对电动机、电网和变频器影响很大。

根据电动机的工作特性，常用的切换方式分别为直接切换、异步切换、同步切换和软切换[2]。软切换方式冲击电流小，电机转矩稳定。实现软切换的关键元件是锁相环。锁相环是一个闭环的相位负反馈系统，已在通信、电子和导航等行业中应用多年。锁相环基本结构由3个模块组成——鉴相器、低通滤波器和压控振荡器，结构如图2所示。通过实时采集变频器的输入电压和输出电压，切换到工频时，调整变频器输出电压的相位、幅值和频率，使之与电源电压的相位、幅值和频率相同或接近。

图2锁相环结构图

3联锁及防误

对于变频软启动一拖二系统，变频器只能分别启动25MW主电动机M1和18MW备电动机M2，不允许两台电动机同时启动，更不允许误启动，否则会造成设备损坏并导致更大的事故。因此，为了确保设备的安全性和启动过程顺利完成，必须为两台电动机设置必要的联锁和防误措施。当主机M1软启动KG1输入断路器、V1输出断路器、L1工频断路器处于工作位置时，备机M2软启动KG2输入断路器、V2输出断路器、L2工频断路器合闸控制回路闭锁，不能启动。同样，当启动备机时，闭锁主机合闸控制回路。开关柜合闸联锁原理如图3、图4和图5所示。

图3变频器进线柜合闸联锁原理图

图4变频器出线柜合闸联锁原理图

图5工频进线柜合闸联锁原理图

同时，对软启动器的PLC进行设置，分别将两台电动机的变频输入断路器位置引入PLC，通过控制柜上的转换开关选择不同的电机。当一台电动机处于启动过程时，另一台电动机处于闭锁状态[3]。

4系统的继电保护

变频软启动系统除了要选择可靠性高的变频器外，还必须设置完善的继电保护。在变频器或电动机发生故障时，及时将设备从电网中脱离，防止更多设备损坏或影响电网的安全运行。变频软启动系统中，电动机的启动过程共分为变频启动和工频运行两个阶段。因此，针对不同的阶段，需要设置不同的继电保护参数。

4.1变频方式下的保护

市场上有许多类型的变频器且品牌很多，每个变频器在保护配置方面都有自己的特点，但基本上都具有以下的主要保护功能——过载保护、欠压保护、过压保护和过流保护[4]。

过载保护一般采用反时限方式，保护动作的时间与电动机过载电流成反比。过载电流越大，保护动作的启动时间越短，使电动机更加快速地停止运转。

在变频器输入电压降低至额定值以下或者出现断相时，可能会造成半导体元件损坏。此时，应该快速停止变频器，以避免对半导体元