1 引言
高壓電動機在未進(jìn)行調(diào)速改造之前，由電機上口的斷路器控制啟停，電動機直接與母線連接，定速運行。在進(jìn)行變頻調(diào)速改造后，電動機與母線之間除了原來的高壓斷路器外，還增加了一套高壓變頻調(diào)速裝置。隨著變頻器使用的增多，工程技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障，需要檢修時，電機就不得不停下來，不能滿足現(xiàn)場連續(xù)生產(chǎn)的要求。為此，工程技術(shù)人員又在變頻器和電機、母線之間增加了一套切換裝置，以滿足電機連續(xù)運轉(zhuǎn)的要求。
根據(jù)切換開關(guān)的不同，變頻器的旁路方案分為手動旁路方式與自動旁路方式。下面分別介紹如下：
2 兩種旁路方式的介紹
2.1 一拖一手動旁路方式
2.1.1 基本原理
一拖一手動旁路方式是由3個高壓隔離開關(guān)qs1、qs2和qs3組成，如圖1所示。要求qs2和qs3不能同時閉合，在機械上實現(xiàn)互鎖。變頻運行時，qs1和qs2閉合，qs3斷開；工頻運行時，qs3閉合，qs1和qs2斷開。
2.1.2 詳細(xì)介紹
?。?）隔離開關(guān)分別選用gn19系列單投和雙投戶內(nèi)高壓隔離開關(guān)，相間距為210mm；單投隔離開關(guān)的進(jìn)線端的三個絕緣端子為高壓帶電顯示裝置的三個傳感器；
?。?）照明燈為柜門式照明燈；
?。?）避雷器采用三相組合式；
?。?）外加輸入、輸出端子；工頻、變頻指示。
?。?）標(biāo)準(zhǔn)柜體尺寸（長×寬×高）：1200mm×1200mm×2320mm
2.1.3 優(yōu)缺點
（1）優(yōu)點
在檢修變頻器時，有明顯斷電時間，能夠保證人身安全，同時也可手動使負(fù)載投入工頻電網(wǎng)運行；手動旁路可人為判斷故障后再切換，比較安全；造價低等。
?。?）缺點
負(fù)載在倒入工頻運行時必須人工干預(yù)，這不符合有些現(xiàn)場工況不能停機的要求。
2.2 一拖一自動旁路方式
2.2.1 基本原理
一拖一自動旁路方式是由3個高壓真空開關(guān)（電流小于300a時選用真空接觸器，電流大于300a時選用真空斷路器）km1、km2和km3組成，如圖2所示。要求km1、km2不能和km3同時閉合，在電氣上實現(xiàn)互鎖。變頻運行時，km1和km2閉合，km3斷開；工頻運行時，km3閉合，km1和km2斷開。
2.2.2 優(yōu)缺點
?。?）優(yōu)點
在變頻器出現(xiàn)嚴(yán)重故障時，系統(tǒng)能夠自動轉(zhuǎn)入工頻電網(wǎng)中，斷開變頻調(diào)速系統(tǒng)時，而負(fù)載不需要停機，滿足現(xiàn)場不能停機的要求。
?。?）缺點
價格比較高，使用復(fù)雜。電機由變頻運行時向工頻運行轉(zhuǎn)換，自動旁路開關(guān)一般也不會有問題。但有一點例外，即如果是由于電機及其負(fù)載的故障引起變頻器停機，再次旁路，有可能使故障擴大化。例如變頻器過流時，因為變頻器自身無法判斷是自身問題還是電機出現(xiàn)異常（例如堵轉(zhuǎn)、掃膛、匝間短路等）。此時將電機直接投入電網(wǎng)工頻運行，會造成更大的損壞。此外，當(dāng)電機在低于工頻的轉(zhuǎn)速下運行時，如果自動切換到工頻，電機轉(zhuǎn)速突然升高，爐膛負(fù)壓、風(fēng)量等參數(shù)會發(fā)生突變，這時，用戶需要考慮，在采取應(yīng)對措施之前的短時間內(nèi)，會不會對生產(chǎn)造成影響。而手動旁路時，可事先采取應(yīng)對措施再重新啟動電機，上述問題不存在。
2.3 手動一拖二旁路方式介紹
系統(tǒng)主回路采用變頻器加配套手動旁路開關(guān)柜，雙電源供電，一拖二控制方式。以實現(xiàn)1臺變頻器可控制2臺電動機的軟啟動和控制2臺電動機中的任何一臺變頻運行，或通過旁路柜實現(xiàn)電動機工頻運行的目的，如圖3所示。
圖中qf2、qf3為高壓開關(guān)，qs1、qs2、qs3、qs4、qs5、qs6為旁路開關(guān)柜手動隔離開關(guān)，m1、m2為電動機。
2.3.1 主回路工作原理
以m1號電動機運行為例，手動斷開qs3，閉合qs1、qs2，變頻器選擇“變頻運行”位置，將qf2閉合，即可實現(xiàn)m1號電動機變頻運行。
手動斷開qs1、qs2，閉合qs3，閉合qf2，即可實現(xiàn)m1工頻運行。斷開qf2，即可實現(xiàn)m1號電動機工頻停機。
斷開qs1、qs2、qs4、qs5，即可實現(xiàn)變頻器安全檢修。
qs2和qs3之間、qs5和qs6之間均存在機械互鎖關(guān)系；qs1和qs4之間、qs2和qs5之間存在電氣互鎖關(guān)系，防止短路。
即：當(dāng)m1號電動機使用ⅰ段供電變頻運行時， qs1、qs2閉合，qs3、qs4、qs5均被互鎖，不能閉合。當(dāng)m1使用ⅰ段供電工頻運行時，qs3閉合， qs1、qs2被互鎖，不能閉合。
m2號電動機操作要求與m1號電動機相類似，互鎖、保護也與m1號電動機類似。
2.3.2 變頻器與高壓開關(guān)的信號聯(lián)鎖
為保證高壓變頻器的安全運行，變頻器與高壓開關(guān)有如下信號聯(lián)鎖：
?。?）變頻器給每個高壓開關(guān)（qf2、qf3）各提供“合閘允許”觸點一對（無源觸點、閉合有效），在觸點閉合時，高壓開關(guān)才允許閉合。
?。?）變頻器給每個高壓開關(guān)（qf2、qf3）各提供“緊急分?jǐn)?rdquo;觸點一對（無源觸點、閉合有效），在觸點閉合時，高壓開關(guān)必須立即分?jǐn)唷?/p>
?。?）高壓開關(guān)（qf2、qf3）各提供“開關(guān)已合閘” 觸點一對（無源觸點、閉合有效）至變頻器，用于高壓隔離開關(guān)的電磁鎖回路操作。
3 兩種旁路方案優(yōu)缺點比較
根據(jù)利德華福公司近2000多套運行業(yè)績的統(tǒng)計，大部分的客戶選擇手動旁路方案。與自動旁路方案比較，二者的區(qū)別如附表所示。
4 電力行業(yè)應(yīng)用情況
手動旁路方案和自動旁路方案在現(xiàn)場均有大量成功應(yīng)用案例，但是絕大部電力行業(yè)客戶選擇手動旁路方案。主要的理由如下：
（1）一般鍋爐的風(fēng)機均為雙側(cè)配置，當(dāng)一側(cè)的變頻器發(fā)生故障時，dcs會自動將另外一側(cè)的變頻器提速，執(zhí)行rb功能，從而保證鍋爐燃燒的連續(xù)性，不會發(fā)生突然的滅火事故，鍋爐允許短時間內(nèi)單側(cè)風(fēng)機允許。
?。?）變頻器設(shè)計有升速限流功能，當(dāng)需要短時間內(nèi)快速加速時，變頻器不因負(fù)載的劇烈增加而發(fā)生過流。
（3）當(dāng)一側(cè)重要輔機停運后，dcs會自動執(zhí)行rb功能，這符合用戶的操作習(xí)慣。
?。?）風(fēng)機類負(fù)載手動旁路柜滿足大部分客戶的要求，對于選擇自動旁路柜的現(xiàn)場，需要注意旁路切換系統(tǒng)與熱工系統(tǒng)的配合銜接問題，避免突然切換造成系統(tǒng)的劇烈擾動。
5 結(jié)束語
對于手動、自動切換方案，應(yīng)按照現(xiàn)場實際的情況進(jìn)行選擇。一般來說，筆者建議客戶選用手動旁路方案，變頻器故障后通過對高壓隔離開關(guān)的手工操作即可將電機轉(zhuǎn)為工頻運行，其經(jīng)濟性、可靠性都非常高。此外，相對于自動旁路方案，手動切換方案一次和二次回路均非常簡單，檢修維護方便。對于自動旁路方案，要有針對性的使用，例如在小型熱電生產(chǎn)單位，鍋爐風(fēng)機配置為單引、單送，電機變頻改造后一旦變頻器運行中需要停機，而鍋爐燃燒又不允許電機停下來，此時選擇自動旁路切換就是非常適合的。對于大型發(fā)電機組，引、送風(fēng)機，一次風(fēng)機等重要鍋爐輔機，均為兩側(cè)配置，單側(cè)輔機跳機后，鍋爐仍可維持燃燒，短時間內(nèi)不存在停爐的風(fēng)險，此時選用自動旁路方案就沒什么必要了，手動旁路切換完全可以滿足實際的生產(chǎn)工藝要求。
總之，合理的選擇技術(shù)方案，不但可以降低設(shè)備采購成本，而且可以大大提高系統(tǒng)的可靠性，提升變頻調(diào)速系統(tǒng)的整體性價比，從而在長期的運行中取得最大化的經(jīng)濟利益。
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