高壓電器設(shè)備的自動(dòng)化控制及調(diào)試要點(diǎn)分析

秦振

（寧波寶新不銹鋼有限公司，浙江 寧波 315807）

目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的高壓電器的種類(lèi)和數(shù)量不斷的增多，這些設(shè)備的應(yīng)用促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)效率的提升。為了進(jìn)一步推動(dòng)高壓電器設(shè)備的應(yīng)用，降低其使用的能耗和促進(jìn)其效率的提升，在高壓設(shè)備中應(yīng)用自動(dòng)化控制和電氣調(diào)試技術(shù)具有重要的作用，因此應(yīng)加大對(duì)于這方面的研究力度，促進(jìn)自動(dòng)化控制和電氣調(diào)試技術(shù)在高壓設(shè)備中的應(yīng)用。

1 高壓電器設(shè)備的自動(dòng)化控制原理

（1）高壓電機(jī)直接啟動(dòng)的控制原理。高壓電器設(shè)備的啟動(dòng)方法主要包括直接啟動(dòng)和變頻啟動(dòng)兩種，在研究高壓電器設(shè)備啟動(dòng)的自動(dòng)控制時(shí)主要從這兩方面進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)高壓電器設(shè)備的自動(dòng)化啟動(dòng)。高壓電器設(shè)備的直接啟動(dòng)控制主要是利用真空接觸器和綜合保護(hù)控制器這兩個(gè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)將這兩個(gè)裝置進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，能夠獲取最優(yōu)化的高壓電機(jī)直接啟動(dòng)控制設(shè)計(jì)的優(yōu)化。在高壓電器設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用中，利用零序電和電TA采樣線(xiàn)路，能夠?qū)⒏邏弘姍C(jī)中工作的電流輸送至綜合保護(hù)器電流信號(hào)的輸入端。與此同時(shí)，還能夠?qū)⒙╇婋娏鬏斔椭岭娏餍盘?hào)的輸入端，通過(guò)這樣的方式可以將綜合保護(hù)器和相應(yīng)電流信號(hào)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，在實(shí)現(xiàn)這種有機(jī)結(jié)合的情況下，能夠更有效的對(duì)大功率電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制，對(duì)其運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，并進(jìn)行及時(shí)的分析，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并且解決其運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。此外，當(dāng)高壓電器設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，諸如綜合保護(hù)器中出現(xiàn)短路、漏電、缺相以及電流過(guò)大等問(wèn)題時(shí)，真空接觸保護(hù)裝置能夠及時(shí)的做出反應(yīng)，切斷高壓電器的供電，并且及時(shí)的將電路故障的實(shí)時(shí)信息上傳，將其發(fā)送給控制器以及相應(yīng)的工作人員。在接收到實(shí)時(shí)的故障信息之后，工作人員可以利用這些信息對(duì)發(fā)生的電路故障進(jìn)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(lái)進(jìn)行修復(fù)，從而保證高壓電器設(shè)備的正常工作，保障工業(yè)生產(chǎn)的效率。在發(fā)現(xiàn)高壓設(shè)備出現(xiàn)電路故障，到設(shè)備被完全排除這一段時(shí)間內(nèi)，綜合保護(hù)控制器會(huì)采取保護(hù)措施，自動(dòng)的對(duì)程序進(jìn)行鎖定控制，使真空接觸器處于合閘狀態(tài)，從而使電機(jī)設(shè)備在維修故障過(guò)程中處于停止運(yùn)行的狀態(tài)。

（2）高壓電機(jī)的變頻啟動(dòng)的控制原理。高壓電器的變頻啟動(dòng)形式在不斷的發(fā)展，傳統(tǒng)的高壓電機(jī)變頻啟動(dòng)主要采用三電平疊加或者高-低-高的電壓結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用IGBT 大功率絕緣柵雙極性晶體管的基礎(chǔ)之上，利用高壓變頻器來(lái)完成對(duì)其高壓電器設(shè)備的直接控制。隨著技術(shù)的不斷發(fā)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(jìn)展，促進(jìn)了高壓電頻器的升級(jí)，如今新型的高壓變頻器已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于高壓電器的變頻啟動(dòng)之中。

這種高壓變頻器在工作過(guò)程中，其包含的大電流高壓整流二極管將會(huì)進(jìn)行電流的轉(zhuǎn)換，將高壓三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡⑶覒?yīng)用快速絕緣雙極性高壓開(kāi)關(guān)管 IGBT 進(jìn)行觸發(fā)，通過(guò)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(shè)置的電抗器可以對(duì)該電流進(jìn)行濾波處理，從而將轉(zhuǎn)化成的直流電再次轉(zhuǎn)變?yōu)槿?xiàng)交流電，利用這樣的方式，可以有效的保障交流電機(jī)的正常運(yùn)行。在這一控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)控制中心能夠控制交流電機(jī)執(zhí)行軟停車(chē)、全啟動(dòng)以及調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)等功能，計(jì)算機(jī)控制中心是通過(guò)對(duì)絕緣柵雙極性晶體管的開(kāi)關(guān)進(jìn)行直接的控制來(lái)完成對(duì)交流電機(jī)功能控制的。在高壓交流電機(jī)處于軟停車(chē)的情況下，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行以下操作，對(duì)脈沖進(jìn)行調(diào)控，促使高壓濾波電容進(jìn)行放電操作，通過(guò)這樣的方式來(lái)控制IGBT，從而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存電能的釋放。

從電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)公式n=60f/2p可知，轉(zhuǎn)速和頻率之間的關(guān)系是成線(xiàn)性的，基于這一公式可以推導(dǎo)出變頻器的公式為c=u/f，其輸出的三項(xiàng)交流電的變頻范圍在0～400Hz之間。將輸出的電流經(jīng)載波頻率較高的脈沖來(lái)進(jìn)行調(diào)制，能夠使其頻率達(dá)到20kHz。為了電機(jī)能夠正常的運(yùn)行，在頻率較低的情況下，應(yīng)對(duì)起步電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶嵘Ｔ谡麄€(gè)整機(jī)的主控部分，單片機(jī)是核心內(nèi)容，變頻器信號(hào)的調(diào)節(jié)和控制都是基于單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在工作過(guò)程中，單片機(jī)將信號(hào)傳輸?shù)絊PWM 發(fā)生器中，從而產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖電流，經(jīng)功率驅(qū)動(dòng)芯片，脈沖可以恢復(fù)到原本的狀態(tài)，然后通過(guò)濾波電抗器進(jìn)行濾波處理，能夠有效的保證三相交流電進(jìn)行的穩(wěn)定輸出，保證電機(jī)能夠正常的工作。

值得注意的是，通常變頻啟動(dòng)控制在低頻或者高頻普通電機(jī)中是無(wú)法發(fā)揮出其正常功能的，其只能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于變頻電機(jī)的控制，這主要是由于這些電機(jī)之間的結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致的。低頻普通電機(jī)的頻率通常處于0～20Hz這一范圍，在運(yùn)行過(guò)程中其會(huì)產(chǎn)生奇次諧波，會(huì)造成電機(jī)出現(xiàn)異常發(fā)熱的問(wèn)題，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法發(fā)揮出其應(yīng)有的功能。而高頻普通電機(jī)的頻率通常在50～100Hz這一范圍內(nèi)，在此頻率之下常會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速過(guò)高，這對(duì)于軸承會(huì)造成較大的負(fù)擔(dān)并導(dǎo)致其出現(xiàn)損傷，對(duì)設(shè)備的使用壽命造成不利的影響。

2 高壓電器設(shè)備中的電氣調(diào)試技術(shù)

為了保證高壓電器設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)其進(jìn)行電氣調(diào)試是十分必要的，在高壓電器設(shè)備的調(diào)試過(guò)程中，尤其要注意綜合保護(hù)器、高壓變頻器以及高壓避雷針等重要部分的調(diào)試工作，確定合理的調(diào)試范圍，對(duì)于提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率也是十分重要的。

（1）高壓電機(jī)進(jìn)行電氣調(diào)試的主要內(nèi)容。在進(jìn)行高壓電氣設(shè)備的調(diào)試過(guò)程中，首先需要對(duì)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，為了確保其能夠正常運(yùn)行，應(yīng)嚴(yán)格的按照說(shuō)明書(shū)來(lái)設(shè)定相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，并且在調(diào)試時(shí)應(yīng)嚴(yán)格的按照高壓電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行，從而保證調(diào)試準(zhǔn)確性。此外，在進(jìn)行設(shè)備的測(cè)量過(guò)程中，對(duì)絕緣電阻的有效性進(jìn)行測(cè)量十分重要，因此在高壓和耐壓前后需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。電阻的測(cè)量是通過(guò)電阻搖表來(lái)進(jìn)行的，當(dāng)搖表轉(zhuǎn)速保持在120r/min時(shí)，在15s和60s時(shí)及時(shí)的讀取并且記錄其示數(shù)，并且根據(jù)其計(jì)算阻值吸收比。在這個(gè)過(guò)程中，需要預(yù)防出現(xiàn)高壓反沖的問(wèn)題，因此在完成調(diào)試之后，應(yīng)及時(shí)的撤掉所應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)表筆，搖表的轉(zhuǎn)速應(yīng)逐步調(diào)低，防止造成搖表的損壞。此外，在調(diào)試過(guò)程中，還需要應(yīng)用高壓真空接觸器測(cè)量分閘線(xiàn)圈的動(dòng)作電壓與合閘線(xiàn)圈電壓，記錄下分閘線(xiàn)圈的位置以及合閘線(xiàn)圈的返回系數(shù)值，并且基于獲取的信息計(jì)算端口耐壓以及主觸點(diǎn)位置的直流電阻。

（2）高壓電氣設(shè)備電氣調(diào)試。在高壓電器設(shè)備投入到實(shí)際應(yīng)用之前，需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，保證其能夠正常運(yùn)行。需要調(diào)試的內(nèi)容包括高壓電器設(shè)備的三項(xiàng)直流電阻和繞組極性等，需要保證其測(cè)量的準(zhǔn)確性，從而確保調(diào)試后的設(shè)備具有可靠性。在調(diào)試過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)電源需要進(jìn)行變壓和調(diào)壓處理，在經(jīng)過(guò)處理并且滿(mǎn)足條件之后，允許電源輸入到變壓器高壓側(cè)放電保護(hù)球隙器內(nèi)，同時(shí)，還需要對(duì)另一側(cè)進(jìn)行接地處理。在這個(gè)過(guò)程中，需要注意應(yīng)先對(duì)放電保護(hù)球隙器的放電間隙進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，從而使放電保護(hù)值能夠高于實(shí)驗(yàn)的電壓，這樣才能夠保證不會(huì)由于電壓過(guò)高而導(dǎo)致設(shè)備的損壞。在完成調(diào)試之后，需要注意應(yīng)先切斷電源，并且調(diào)整調(diào)壓器指針，使其處于歸零狀態(tài)。在完成上述操作之后，連接好電流表和電路繞組，就可以進(jìn)行下一步的試驗(yàn)了。另外需要注意的是，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為了保護(hù)設(shè)備，防止過(guò)電壓對(duì)設(shè)備造成損害，應(yīng)嚴(yán)格的控制電壓的上升速度，在完成試驗(yàn)內(nèi)容之后，需要逐步的降低電壓并且切斷電源。

（3）注意事項(xiàng)。在進(jìn)行高壓電器設(shè)備的調(diào)試過(guò)程中，需要注意以下幾方面問(wèn)題。第一，在進(jìn)行耐壓直流漏電檢測(cè)時(shí)，需要確保試驗(yàn)設(shè)備可靠接地，并且需要設(shè)置隔離區(qū)，將試驗(yàn)地點(diǎn)隔離開(kāi)來(lái)，禁止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入，防止發(fā)生危險(xiǎn)。在完成實(shí)驗(yàn)之后還需對(duì)電纜兩級(jí)進(jìn)行檢測(cè)，確保其不存在放電現(xiàn)象，避免由于高壓存電而對(duì)人們?cè)斐蓚?。第二，在直流電阻的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量電極和電機(jī)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(cè)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(guò)程必須嚴(yán)格的遵守相關(guān)規(guī)范，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的操作，這樣才能夠保證電氣調(diào)試的效率，確保高壓電氣設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

高壓電器設(shè)備的自動(dòng)化控制以及電氣調(diào)試技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用，其作用也十分重要，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定、高效具有重要作用，因此研究人員應(yīng)在加大對(duì)于高壓電器相關(guān)技術(shù)的研究，充分掌握其自動(dòng)化控制的原理，并且做好其調(diào)試工作，保證其性能的充分發(fā)揮。