? ? ? ?南方某金屬礦山φ7.9 m×13.6 m雙驅(qū)溢流型球磨機(jī)采用變頻雙邊同步驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)采用交流無(wú)刷勵(lì)磁同步電機(jī)兩臺(tái)，輸出功率2×8 500 kw，電動(dòng)機(jī)極數(shù)34極，額定電壓10 kv，額定電流510 a，轉(zhuǎn)速176.5 r/min，額定頻率50 ；兩臺(tái)變頻器型號(hào)為rive-mvg2-11 000 kva-10 kv-730 a，一拖一方式，負(fù)載均衡度控制在1以?xún)?nèi)。根據(jù)球磨機(jī)負(fù)載特性，變頻器每10 min可以有1 min的179過(guò)載能力。
1 引起晃電的主要原因
? ? ? 晃電也叫電壓暫降，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量電壓暫降與短時(shí)中斷》（gb/t 30137—2013）規(guī)定：“電壓暫將是指電力系統(tǒng)中某點(diǎn)工頻電壓方均根值突然降0.1～0.9 pu，并在短暫持續(xù)10 ms～1 min后恢復(fù)正常的現(xiàn)象”，屬于電能質(zhì)量之一，嚴(yán)重時(shí)將使用電設(shè)備停止工作，或引起產(chǎn)品質(zhì)量下降，而晃電影響的嚴(yán)重性則隨用電設(shè)備的保護(hù)特性而有所差異?；坞娨话闶怯衫讚艋蚬╇娋W(wǎng)絡(luò)、變電和用電設(shè)施出現(xiàn)故障或負(fù)荷突然出現(xiàn)較大變化引起的，在某些情況下可能會(huì)出現(xiàn)供電電壓兩次或多次連續(xù)跌落或中斷現(xiàn)象。引起晃電的主要原因包括以下幾個(gè)方面：
? ? （1）雷擊引起的晃電：雷電屬于一種自然現(xiàn)象，具有電壓高、電流大、性強(qiáng)等特點(diǎn)，高電壓強(qiáng)電流雷電進(jìn)入供電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，會(huì)造成絕緣弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)閃絡(luò)或避雷器釋放引起電壓短時(shí)間波動(dòng)。
? ? （2）電網(wǎng)、供變電設(shè)施的短路故障：當(dāng)電網(wǎng)、供變電設(shè)施的某個(gè)局部出現(xiàn)短路故障時(shí)，導(dǎo)致電流急劇，電壓驟然降低，故障電路中的保護(hù)裝置動(dòng)作，將故障點(diǎn)，電壓恢復(fù)正常，造成同個(gè)母線段的電壓瞬間波動(dòng)，電壓短暫降低。
? ? （3）大功率負(fù)荷投切：大功率負(fù)荷全電壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流為額定電流的5～7倍，需要從電網(wǎng)中汲取大量的有功功率和無(wú)功功率，這一大電流流過(guò)系統(tǒng)阻抗時(shí)，將會(huì)引起電壓突然下降，導(dǎo)致電壓瞬間波動(dòng)。
?2 變頻器晃電現(xiàn)狀和存在問(wèn)題
? ? ?目前常用的低壓變頻器基本采用交-直-交的電壓型變頻器，低壓變頻器普遍采用以下幾種措施晃電引起的設(shè)備跳停。
? ?（1）采用直流支撐。
? ? ?dc-bank直流不間斷電源，又叫直流支撐。目前，應(yīng)用的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制的變頻器是相當(dāng)成熟的和產(chǎn)品，變頻器無(wú)論是頻率控制型，還是矢量控制型或者是轉(zhuǎn)矩控制型，都具有變頻軟啟動(dòng)功能，變頻器的容量在380v電壓等級(jí)上，功率范圍從2.2~1500kw的產(chǎn)品幾乎可以覆蓋目前應(yīng)用范圍。
? ? ?一般的變頻器都具有過(guò)壓、失壓、和瞬間停電的保護(hù)功能。變頻器在失壓或停電時(shí)，逆變?cè)莍g的變頻器將允許變頻器繼續(xù)工作一段時(shí)間(td)，若失壓或停電時(shí)間to<td，變頻器將平穩(wěn)過(guò)渡繼續(xù)運(yùn)行，若to > td變頻器將保護(hù)停機(jī)，所以當(dāng)交流電源變化較大或低電壓時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)都會(huì)造成變頻器的運(yùn)行停止。
? ? ?目前，常用的變頻器都是交-直-交的電壓源型變頻器，其中間直流回路是三相交流整流得到的，電壓大約在510~620v左右，所以若給變頻器提供—路510~620v左右的直流電源就能實(shí)現(xiàn)變頻器不間斷保持運(yùn)行?；谶@個(gè)原理我們（鄭州泰普科技）開(kāi)發(fā)出了一種不間斷的電源dc-bank。
? （2）使用抗晃電。
? ? ?tpm-qc系列抗晃電保護(hù)是為解決設(shè)備在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中由于電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定造成停機(jī)事故而研發(fā)的一種，它能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行中的電壓狀態(tài)，如果電網(wǎng)電壓突然發(fā)生晃電現(xiàn)象，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)電網(wǎng)電壓又恢復(fù)正常，該可以重新啟動(dòng)設(shè)備，使設(shè)備恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，避免生產(chǎn)事故的發(fā)生。
? ? 以上措施針對(duì)低電壓小容量變頻器具有的控制效果，但對(duì)于高電壓大容量的變頻器就很難實(shí)現(xiàn)有效控制，需要有足夠大的容量來(lái)維持直流母線側(cè)電壓不會(huì)突降，以免變頻器受到晃電影響。
?3 高電壓大容量變頻器晃電解決措施與應(yīng)用
? ? ?本文所述球磨機(jī)變頻器采用高電壓多電平，10 kv輸出每相采用10個(gè)單元串聯(lián)結(jié)構(gòu)，線電壓輸出ig器件總耐壓近20 kv，線電壓輸出電平數(shù)為39電平，額定電流為730 a，0～110速度可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)啟動(dòng)與調(diào)速功能。由于該變頻器額定電壓為10 kv，單臺(tái)功率8 500 kw，采用直流母線電壓支撐等很難實(shí)現(xiàn)電壓暫降功能，需要根據(jù)變頻器的具體信息，有針對(duì)性地提出解決措施。雙驅(qū)變頻器系統(tǒng)如圖1所示。
? ? ?根據(jù)該礦山往年晃電造成變頻器跳停的統(tǒng)計(jì)信息，2018年共出現(xiàn)12起晃電事故，其中有2起因上110 kv側(cè)同個(gè)母線段其他回路出現(xiàn)短路故障引起，其他10起由雷電引起。變頻器的跳停信息主要包括：勵(lì)磁喪失、控制電源丟失、主電源丟失、外部開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖跳停等。
? ? ?關(guān)于勵(lì)磁喪失造成設(shè)備跳停：主電動(dòng)機(jī)采用無(wú)刷同步電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子和整流橋安裝在電動(dòng)機(jī)主軸的非驅(qū)動(dòng)端，勵(lì)磁機(jī)定子通過(guò)勵(lì)磁柜提供三相交流電源，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)電磁感應(yīng)原理獲得感應(yīng)交流電后經(jīng)整流橋整流，形成可調(diào)的直流勵(lì)磁電流。通過(guò)排查，主要是由于勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)斷路器受到電壓波動(dòng)后，出現(xiàn)失壓或欠壓跳閘引發(fā)“勵(lì)磁喪失”，造成變頻器跳閘，而造成斷路器跳閘是失壓或欠壓裝置保護(hù)動(dòng)作引起，因此，可針對(duì)晃電時(shí)電壓波動(dòng)的時(shí)限和幅值變化，對(duì)斷路器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。另一種原因是勵(lì)磁電源進(jìn)線柜控制回路的變壓器380/220 v，由于勵(lì)磁變壓器輸出側(cè)額定電壓為440 v，造成控制回路二次側(cè)電壓255 v，容易引起二次側(cè)熔斷器燒斷，同樣因“勵(lì)磁喪失”而引起變頻器跳閘問(wèn)題，對(duì)此可將二次回路控制變壓器型號(hào)更換成440/220 v。
? ? 關(guān)于控制電源丟失：由于變頻器控制回路出現(xiàn)低電壓引起的變頻器跳停。經(jīng)查詢(xún)?cè)撟冾l器相關(guān)資料，利用該變頻器內(nèi)金屬薄膜電容儲(chǔ)能功能，可滿足控制回路電源丟失2 s不停機(jī)要求，同時(shí)增加dc-bank不間斷電源，利用該時(shí)間實(shí)現(xiàn)控制回路市電與不間斷電源雙路互投，實(shí)現(xiàn)控制回路電源丟失不停機(jī)功能。
? ? 關(guān)于主電源丟失：造成主電源丟失的信息主要是由變頻器主回路前10 kv側(cè)真空斷路器跳閘引起，查詢(xún)微機(jī)綜合保護(hù)裝置出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷告警信息可知，這是由于出現(xiàn)晃電電壓下降后負(fù)載電流增加引起過(guò)負(fù)荷跳停，對(duì)此可在保護(hù)裝置整定值計(jì)算時(shí)綜合考慮晃電時(shí)電壓及電流的變化，重新整定。
? ? ?關(guān)于外部開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖跳停：根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)鎖跳停的需求，當(dāng)關(guān)聯(lián)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，會(huì)引起變頻器保護(hù)跳停，球磨機(jī)不會(huì)出現(xiàn)事故。經(jīng)查詢(xún)變頻器聯(lián)鎖跳?？刂苹芈罚饕ㄇ蚰C(jī)上的皮帶輸送機(jī)、下的振動(dòng)篩和皮帶輸送機(jī)及球磨機(jī)本身自有的潤(rùn)滑系統(tǒng)和系統(tǒng)等，當(dāng)某一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)電壓波動(dòng)造成設(shè)備異常時(shí)，變頻器就會(huì)出現(xiàn)外部開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖跳停故障現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)關(guān)聯(lián)設(shè)備的跳?；芈愤M(jìn)行分析，結(jié)合晃電引起低電壓波動(dòng)的幅值和時(shí)間，采用延時(shí)聯(lián)鎖跳停的方式，可以躲過(guò)電壓波動(dòng)對(duì)球磨機(jī)附屬設(shè)備的影響，關(guān)聯(lián)設(shè)備低電壓保護(hù)功能。
?鄭州泰普科技生產(chǎn)的DC-BANK、TPM-QC抗晃電裝置，可以有效解決變頻器回路的晃電問(wèn)題，為企業(yè)的生產(chǎn)保駕護(hù)航。