? ? ? ?南方某金屬礦山φ7.9 m×13.6 m雙驅(qū)溢流型球磨機采用變頻雙邊同步驅(qū)動，電動機采用交流無刷勵磁同步電機兩臺，輸出功率2×8 500 kw，電動機極數(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 ；兩臺變頻器型號為rive-mvg2-11 000 kva-10 kv-730 a，一拖一方式，負載均衡度控制在1以內(nèi)。根據(jù)球磨機負載特性，變頻器每10 min可以有1 min的179過載能力。
1 引起晃電的主要原因
? ? ? 晃電也叫電壓暫降，根據(jù)標準《電能質(zhì)量電壓暫降與短時中斷》（gb/t 30137—2013）規(guī)定：“電壓暫將是指電力系統(tǒng)中某點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后恢復正常的現(xiàn)象”，屬于電能質(zhì)量之一，嚴重時將使用電設備停止工作，或引起產(chǎn)品質(zhì)量下降，而晃電影響的嚴重性則隨用電設備的保護特性而有所差異?；坞娨话闶怯衫讚艋蚬╇娋W(wǎng)絡、變電和用電設施出現(xiàn)故障或負荷突然出現(xiàn)較大變化引起的，在某些情況下可能會出現(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、性強等特點，高電壓強電流雷電進入供電網(wǎng)絡時，會造成絕緣弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)閃絡或避雷器釋放引起電壓短時間波動。
? ? （2）電網(wǎng)、供變電設施的短路故障：當電網(wǎng)、供變電設施的某個局部出現(xiàn)短路故障時，導致電流急劇，電壓驟然降低，故障電路中的保護裝置動作，將故障點，電壓恢復正常，造成同個母線段的電壓瞬間波動，電壓短暫降低。
? ? （3）大功率負荷投切：大功率負荷全電壓啟動時，啟動電流為額定電流的5～7倍，需要從電網(wǎng)中汲取大量的有功功率和無功功率，這一大電流流過系統(tǒng)阻抗時，將會引起電壓突然下降，導致電壓瞬間波動。
?2 變頻器晃電現(xiàn)狀和存在問題
? ? ?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，應用的交流電動機調(diào)速控制的變頻器是相當成熟的和產(chǎn)品，變頻器無論是頻率控制型，還是矢量控制型或者是轉(zhuǎn)矩控制型，都具有變頻軟啟動功能，變頻器的容量在380v電壓等級上，功率范圍從2.2~1500kw的產(chǎn)品幾乎可以覆蓋目前應用范圍。
? ? ?一般的變頻器都具有過壓、失壓、和瞬間停電的保護功能。變頻器在失壓或停電時，逆變元件是ig的變頻器將允許變頻器繼續(xù)工作一段時間(td)，若失壓或停電時間to<td，變頻器將平穩(wěn)過渡繼續(xù)運行，若to > td變頻器將保護停機，所以當交流電源變化較大或低電壓時間較長時都會造成變頻器的運行停止。
? ? ?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現(xiàn)變頻器不間斷保持運行。基于這個原理我們（鄭州泰普科技）開發(fā)出了一種不間斷的電源dc-bank。
? （2）使用抗晃電。
? ? ?tpm-qc系列抗晃電保護是為解決設備在連續(xù)生產(chǎn)過程中由于電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定造成停機事故而研發(fā)的一種，它能夠?qū)崟r檢測設備運行中的電壓狀態(tài)，如果電網(wǎng)電壓突然發(fā)生晃電現(xiàn)象，在設定的時間內(nèi)電網(wǎng)電壓又恢復正常，該可以重新啟動設備，使設備恢復運轉(zhuǎn)，避免生產(chǎn)事故的發(fā)生。
? ? 以上措施針對低電壓小容量變頻器具有的控制效果，但對于高電壓大容量的變頻器就很難實現(xiàn)有效控制，需要有足夠大的容量來維持直流母線側(cè)電壓不會突降，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用
? ? ?本文所述球磨機變頻器采用高電壓多電平，10 kv輸出每相采用10個單元串聯(lián)結構，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)，可實現(xiàn)球磨機啟動與調(diào)速功能。由于該變頻器額定電壓為10 kv，單臺功率8 500 kw，采用直流母線電壓支撐等很難實現(xiàn)電壓暫降功能，需要根據(jù)變頻器的具體信息，有針對性地提出解決措施。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：勵磁喪失、控制電源丟失、主電源丟失、外部開關聯(lián)鎖跳停等。
? ? ?關于勵磁喪失造成設備跳停：主電動機采用無刷同步電動機，勵磁機轉(zhuǎn)子和整流橋安裝在電動機主軸的非驅(qū)動端，勵磁機定子通過勵磁柜提供三相交流電源，勵磁機轉(zhuǎn)子通過電磁感應原理獲得感應交流電后經(jīng)整流橋整流，形成可調(diào)的直流勵磁電流。通過排查，主要是由于勵磁變壓器低壓側(cè)斷路器受到電壓波動后，出現(xiàn)失壓或欠壓跳閘引發(fā)“勵磁喪失”，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動作引起，因此，可針對晃電時電壓波動的時限和幅值變化，對斷路器參數(shù)進行調(diào)整。另一種原因是勵磁電源進線柜控制回路的變壓器380/220 v，由于勵磁變壓器輸出側(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“勵磁喪失”而引起變頻器跳閘問題，對此可將二次回路控制變壓器型號更換成440/220 v。
? ? 關于控制電源丟失：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)查詢該變頻器相關資料，利用該變頻器內(nèi)金屬薄膜電容儲能功能，可滿足控制回路電源丟失2 s不停機要求，同時增加dc-bank不間斷電源，利用該時間實現(xiàn)控制回路市電與不間斷電源雙路互投，實現(xiàn)控制回路電源丟失不停機功能。
? ? 關于主電源丟失：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，查詢微機綜合保護裝置出現(xiàn)過負荷告警信息可知，這是由于出現(xiàn)晃電電壓下降后負載電流增加引起過負荷跳停，對此可在保護裝置整定值計算時綜合考慮晃電時電壓及電流的變化，重新整定。
? ? ?關于外部開關聯(lián)鎖跳停：根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)鎖跳停的需求，當關聯(lián)設備出現(xiàn)異常時，會引起變頻器保護跳停，球磨機不會出現(xiàn)事故。經(jīng)查詢變頻器聯(lián)鎖跳?？刂苹芈?，主要包括球磨機上的皮帶輸送機、下的振動篩和皮帶輸送機及球磨機本身自有的潤滑系統(tǒng)和系統(tǒng)等，當某一臺設備出現(xiàn)電壓波動造成設備異常時，變頻器就會出現(xiàn)外部開關聯(lián)鎖跳停故障現(xiàn)象。通過對關聯(lián)設備的跳?；芈愤M行分析，結合晃電引起低電壓波動的幅值和時間，采用延時聯(lián)鎖跳停的方式，可以躲過電壓波動對球磨機附屬設備的影響，關聯(lián)設備低電壓保護功能。
?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題，為企業(yè)的生產(chǎn)保駕護航。