有源型ST500電動(dòng)機(jī)智能控制器回路改進(jìn)與端子設(shè)置探討

黨鐵虎

摘 要：韓二電公司2015年進(jìn)行超低排放改造，在脫硫低壓配電系統(tǒng)MCC負(fù)荷抽屜式開關(guān)中，應(yīng)用了蘇州萬龍電氣集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的有源型ST500電動(dòng)機(jī)智能型控制器作為電動(dòng)機(jī)的控制及保護(hù)元件。使用中曾出現(xiàn)抽屜開關(guān)送電即自啟動(dòng)問題，經(jīng)過深入的分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，本文提出了幾種不同解決方案，并進(jìn)行分析對(duì)比，通過一種簡(jiǎn)單易行的改進(jìn)，使設(shè)備安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：控制回路；端子；接觸器狀態(tài)

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）22-0160-02

蘇州萬龍電氣集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的ST500系列智能型電動(dòng)機(jī)控制器具備對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)、控制、測(cè)量、通訊及故障管理功能。其簡(jiǎn)化了電動(dòng)機(jī)二次控制、保護(hù)回路。同時(shí)由于采用模塊化設(shè)計(jì)、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，在各種抽屜開關(guān)中可直接使用，因而在現(xiàn)代大型發(fā)電企業(yè)低壓廠用系統(tǒng)中廣泛使用。韓二電公司II期建設(shè)中，400V MCC抽屜開關(guān)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(xù)選用ST500做為400V MCC負(fù)荷開關(guān)控制器使用，但是因?yàn)檫x用的是有源型ST500系列產(chǎn)品，其控制功能和控制回路發(fā)生了一定的變化，在現(xiàn)場(chǎng)使用過程中曾發(fā)生抽屜開關(guān)送電電動(dòng)機(jī)即自動(dòng)啟動(dòng)的不安全情況。因此對(duì)有源型ST500的研究和對(duì)其控制回路進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)安全運(yùn)行具有重要意義，對(duì)于普及有源型ST500控制器的應(yīng)用也具有一定意義。

1 ST500電動(dòng)機(jī)智能控制器介紹

ST500系列智能型電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)應(yīng)用場(chǎng)所?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)、控制、測(cè)量，通訊及管理，該產(chǎn)品的使用簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)二次控制保護(hù)電路，提供了完善的電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)措施，作為智能化終端還可實(shí)現(xiàn)基于多種總線方式的通訊組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了分散控制保護(hù)和集中管理?？刂破鞯膽?yīng)用極大地提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)降低了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)工作量。

ST500系列智能型電動(dòng)機(jī)控制器與本文所討論內(nèi)容有關(guān)的幾個(gè)性能介紹：

（1）由于控制器具備抗晃電和欠、失壓重啟動(dòng)功能，為了實(shí)現(xiàn)些功能，裝置內(nèi)部的電源經(jīng)過特殊處理，使裝置工作電源失電后扔能維持一段時(shí)間工作（最長(zhǎng)300S）。（2）控制器具備外部啟動(dòng)跟隨功能，即控制器未接收到啟動(dòng)指令，也未發(fā)出啟動(dòng)指令，但是接觸器動(dòng)作，接觸器狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，這時(shí)控制器能自動(dòng)跟隨進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)，并發(fā)出啟動(dòng)指令。

判斷外部啟動(dòng)的條件有二個(gè)：

（1）接觸器狀態(tài)發(fā)生變化，利用功能端子1DI接入接觸器輔助觸點(diǎn)，當(dāng)該觸點(diǎn)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，引起1DI交流電位變化，則控制器檢測(cè)到接觸器已經(jīng)啟動(dòng)，狀態(tài)發(fā)生變化，即判斷外部啟動(dòng)。（2）裝置檢測(cè)到三相有電流時(shí)（10%額定電流），即判斷外部啟動(dòng)（見圖2接線）。

2 問題的提出

2017年4月份脫硫運(yùn)行人員在給一臺(tái)380V設(shè)備電源開關(guān)送電操作過程中發(fā)生電動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)（集控屏及開關(guān)就地均未操作），致使電動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)起來。雖未造成后果，但是屬于嚴(yán)重問題。正常生產(chǎn)中，如果送電造成誤啟動(dòng)，必將嚴(yán)重威脅人身及設(shè)備安全。因此針對(duì)此問題，必須認(rèn)真查找原因予以解決，以保證設(shè)備及人身安全。

抽屜面板配置如圖1，右側(cè)開關(guān)把手為位置操作小開關(guān)，左側(cè)開關(guān)把手為主回路電源開關(guān)。右側(cè)小開關(guān)豎直位置為抽屜可移動(dòng)位置。45°位置為試驗(yàn)位置，試驗(yàn)位置時(shí)二次回路接通。水平位置為工作位置，在工作位置時(shí)可合上主回路開關(guān)，一、二次回路接通。運(yùn)行人員送電操作順序?yàn)樵谝苿?dòng)位置時(shí)將抽屜開關(guān)推如間隔到位，然后依次將右側(cè)小開關(guān)打到試驗(yàn)位置，再打到工作位置，之后再合上左側(cè)主電源開關(guān)，送電過程完成。需要啟動(dòng)設(shè)備需在集控屏操作或開關(guān)就地ST500面板操作。

3 送電自啟動(dòng)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(tài)”，“常閉”。其接入KM輔助觸點(diǎn)，閉觸點(diǎn)；10DI定義為遠(yuǎn)程正向啟動(dòng)，接入DCS啟動(dòng)指令，開觸點(diǎn)；12DI定義為遠(yuǎn)程停車，接入DCS停車指令，開觸點(diǎn)。

3.2 正常啟動(dòng)、停車過程

啟動(dòng)過程：DCS發(fā)出啟動(dòng)指令，合閘觸點(diǎn)閉合，10DI獲得交流電位，控制器檢

測(cè)到啟動(dòng)命令后動(dòng)作于【1DO、1COM】觸點(diǎn)閉合（脈沖），KM線圈勵(lì)磁動(dòng)作后自保持，主電路LM觸點(diǎn)接通電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。

停車過程：DCS發(fā)出停車指令，分閘觸點(diǎn)閉合，12DI獲得交流電位，控制器檢測(cè)到停車命令動(dòng)作于【5DO、1COM】觸點(diǎn)斷開（脈沖），KM線圈失電，主電路KM觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。

3.3 送電自啟動(dòng)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(yàn)位置時(shí)取自母線側(cè)L1，工作位置時(shí)取自主回路空開QF負(fù)荷側(cè)。在試驗(yàn)位置時(shí)，控制電源通過試驗(yàn)位置閉鎖觸點(diǎn)“QS試驗(yàn)”連接到L1，控制回路有電，1DI有交流電位，控制器不判斷啟動(dòng)無動(dòng)作輸出。當(dāng)小開關(guān)由試驗(yàn)位置打到工作位置時(shí)，因QF未合閘，控制回路失電，1DI失去電位，造成接觸器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的假象。而控制器具有失電繼續(xù)維持短時(shí)工作的性能，此時(shí)控制器誤判斷為外部啟動(dòng)而跟隨啟動(dòng)，發(fā)出啟動(dòng)指令。若在此時(shí)合上主回路空開QF，則控制回路電源恢復(fù)，接觸器線圈勵(lì)磁使【1D0，1COM】之間KM觸點(diǎn)閉合自保持，KM主觸點(diǎn)接通動(dòng)力回路，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

這里需要注意的幾個(gè)要素是：

（1）控制器檢測(cè)接觸器的狀態(tài)，1DI端子即是實(shí)現(xiàn)檢測(cè)接觸器狀態(tài)的功能，其接入KM閉觸點(diǎn)，停車狀態(tài)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(tài)發(fā)生變化，認(rèn)為外部啟動(dòng)而跟隨啟動(dòng)。（2）時(shí)間問題，控制器發(fā)出啟動(dòng)、停車命令是脈沖形式，特別是啟動(dòng)脈沖消失后的運(yùn)行要依靠KM開觸點(diǎn)自保持維持。如果在脈沖消失時(shí)還沒有啟動(dòng)起來，則會(huì)啟動(dòng)失敗。另外控制器在失去工作電源后維持工作時(shí)間也很短，在這段時(shí)間之后的操作就不會(huì)發(fā)生其他異?，F(xiàn)象了。

4 改進(jìn)方案

根據(jù)以上送電自啟動(dòng)的分析，我們可以從以下方面著手考慮：

（1）操作送電時(shí)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(jìn)。（3）接觸器狀態(tài)判斷方式改進(jìn)。以下就各方案分別進(jìn)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(jìn)后，當(dāng)小開關(guān)由試驗(yàn)位置切換到工作位置時(shí)，通過抽屜開關(guān)內(nèi)限位開關(guān)“QS運(yùn)行”閉合，由母線取得控制電源，從而使得1DI及時(shí)得到交流電位，控制器不會(huì)發(fā)出啟動(dòng)指令。此方案實(shí)施簡(jiǎn)單，在抽屜開關(guān)內(nèi)部很小改動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是：

（1）仍有發(fā)生送電自啟動(dòng)的可能，因?yàn)樾￠_關(guān)由試驗(yàn)位置切換到工作位置時(shí)，仍然存在控制回路失電的過程，1DI依然能夠判斷外部啟動(dòng)。（2）工作位置電源取自母線側(cè)，存在安全隱患，當(dāng)本抽屜內(nèi)部元器件或回路故障時(shí)，可引起母線故障，擴(kuò)大故障范圍。

4.2 原接線不動(dòng)，將控制器1DI設(shè)置為“通用”，“常閉”

從前面的分析可知，造成送電自啟動(dòng)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(cè)接觸器狀態(tài)誤判為外部啟動(dòng)而引起自啟動(dòng)的。那么把1DI設(shè)置為“通用”后，控制器不對(duì)接觸器狀態(tài)進(jìn)行判斷，這樣當(dāng)1DI電位變化時(shí)，不會(huì)造成控制器外部啟動(dòng)的誤判斷，因而不發(fā)出跟隨啟動(dòng)指令。此方案優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，只需對(duì)控制器進(jìn)行設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是控制器失去一個(gè)判斷外部啟動(dòng)的條件。

4.3 1D1的設(shè)置不變，仍為“接觸器狀態(tài)”，“常開“，而將1DI所接閉觸點(diǎn)改為開觸點(diǎn)

正常停運(yùn)時(shí)，1DI因接入KM開觸點(diǎn)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(huì)發(fā)生變化，控制器檢測(cè)不到接觸器翻轉(zhuǎn)，故而不會(huì)發(fā)出跟隨啟動(dòng)指令。這個(gè)方案簡(jiǎn)單易行，僅需要將原接觸器輔助觸點(diǎn)的接線從閉觸點(diǎn)移至開觸點(diǎn)即可，而且保持控制器各項(xiàng)功能不變化。

5 方案比較

對(duì)以上三個(gè)方案的對(duì)比，我們可以看出，第一種方案安全系數(shù)低；第二種方案雖然實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單方便，但是控制器失去了一個(gè)功能；第三種方案的實(shí)現(xiàn)也比較簡(jiǎn)單，僅需改動(dòng)極少接線就可實(shí)現(xiàn)，且能滿足控制器各項(xiàng)功能需求。因此，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)采用第三種方案進(jìn)行改進(jìn)。

6 結(jié)語

通過對(duì)ST500控制器及控制回路的分析研究，對(duì)其控制回路簡(jiǎn)單的進(jìn)行改進(jìn)，經(jīng)過近數(shù)月的運(yùn)行觀察，徹底解決了送電自啟動(dòng)問題，提高了發(fā)電廠設(shè)備的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]ST500智能型電動(dòng)機(jī)控制器使用說明書-蘇州萬龍電氣集團(tuán)股份有限公司.

[2]大唐XXX公司脫硫系統(tǒng)增容提效改造工程<<380V電動(dòng)機(jī)二次接線圖》.