FS-ZD抗晃电控制器在ABB变频器中的应用

FS-ZD抗晃电控制器在ABB变频器中的应用

屠海清

(大港油田石化公司天津市滨海新区300280)

摘要：我公司在实际生产中，每次遇到晃电都会出现部分变频器停止运行现象，通过使用FS-ZD抗晃电控制器，成功的应对了多次晃电，避免了非计划停工，为我公司解决晃电导致的电动机跳闸、变频器报警停机等故障判断及排除提供了参考。

关键字：晃电FS-ZD抗晃电控制器再启动节约成本

一、生产现状

我公司作为化工企业具有连续，稳定、安全、长周期的特点，该特点也成为企业发展的重要保障，所以对供电质量要求很高。但在实际运行中，有很多不稳定因素引起电网晃电、电动机停运、生产产生波动，甚至装置停工，造成不必要的损失。要避免这种情况的发生，就必须增强整个电力系统抵御晃电的能力，采取电动机、变频器再起动等措施。

二、晃电停机分析

许多由交流电动机驱动的关键设备在工艺流程上是不允许跳闸停车的，否则就会造成整个系统非计划停运，给企业带来很大的经济损失。随着生产工艺以及节能降耗的不断提高，促使大量变频器的使用。我公司设备基本都是采用的ABB变频器ACS800系列，当上级电网电压瞬时降低，会导致变频器因电网晃电而保护跳闸。其中以2011至2013年中发生的晃电次数最多，致使变频器多次发生跳闸保护事件。

根据目前我公司提供的数据，晃电的类型较电压骤降的类型居多，并且持续时间较短，一般都60ms到1s之间。变频器无法保持运行状态。变频器报警以直流母线欠压和过电流为主。

三、实践中解决问题的过程

（一）、变频器抗晃电方案制定

整个变频柜的控制回路电压是AC220V。当晃电时，控制回路电压也可能一起瞬间跌落，所以变频器的启动继电器线圈失电释放，常开点无法保持闭合，也就是中间继电器给了变频器停止信号，所以变频器无法保持运行状态，变频器逆变单元停止工作。

目前，变频器基本都具有瞬时停电再起动功能，但需外部运行信号一直处于保持状态，此功能才能激活。所以，变频器抗晃电功能要得以实现，需要在晃电时一直保持变频器运行信号，再正确设置变频器参数，即可实现。

（二）、FS-ZD抗晃电控制器功能

2011年加强裂化低压配电室改造期间，更换了具有再启动功能的电机综合保护器，大量FS-ZD抗晃电控制器被替换下来闲置。此模块具有以下功能：

1.高精度定时，实现精确再启动；

2.可记录并显示电动机的启动次数和电网晃电次数；

3.体积小，安装方便，可靠性高，较强的抗干扰能力；

4.可设定晃电后延时再启动时间。

（三）、性能特点

FS-ZD抗晃电控制器模块有4个参数可以设定：F1是晃电闭锁不起动时间，晃电持续时间超过这个时间，将闭锁不启动，根据设备的重要性设定为0.5秒，1秒，1.5秒；F2晃电再起动设定时间，此设置是晃电后FS-ZD抗晃电控制器常开辅助触点闭锁时间，间隔0.5秒，；F3起动次数清零；F4晃电次数清零。在使用中应根据设备的重要性，合理的设定再启动时间，使设备分批次启动，防止同时启动的负荷过大而造成电力系统再次低电压。

在接线的过程中，要严格按照再起动模块接线示意图接线。11号与12号端子的常开触点和起动按钮要按照图中对应位置连接，否则再起动模块的功能将无法实现。

（四）、FS-ZD抗晃电控制器工作原理

启停变频器的中间继电器KA4，正常工作时，按下现场启动按钮SBC2，KA4得电闭合后接通变频器内部启机信号，变频器启动运行。当晃电发生时，电压下降，KA4线圈失电，变频器停止运行。改造后，我们将FS-ZD抗晃电控制器应用到变频器控制回路中，当晃电发生时，FS-ZD抗晃电控制器保持辅助触点闭合，构成闭合回路。当电网电压恢复后，KA4线圈迅速得电，变频器收到启动信号，立即启动运行。经过多次试验，人工模拟晃电现象，变频器都可以成功保持运行，有效的避免了晃电造成的变频器停机现象。

（五）、变频器工作原理

变频器在使用中如果电网电压瞬时丢失，传动单元将利用电机旋转的动能继续维持运行，此时变频器不会发出报警跳闸信号。只要电机旋转并给传动单元提供能量，传动单元就会正常工作。如果主电流接触器保持闭合状态，传动单元在电源恢复后，可立即投入运行。

配有主电路接触器的柜体组装单元拥有一个“保持电路”，该保持电路在电源中断期间保持控制回路接触器闭合。允许中断的时间可以调整，出厂设置为5秒。

因此在变频器停电5秒内，通过优化调整变频器参数（如变频器参数99.04设定DTC模式等），只要及时给变频器一个启动信号，使变频器内部的控制回路接触器保持闭合，变频器是可以实现再启动的。

（六）、FS-ZD抗晃电控制器特点

此种模式对晃电时间长，压降幅度大的晃电较为适合，尤其适合空冷风机，不受带载启动影响。加氢裂化、常减压的部分变频器都是采用这种模式，晃电时变频器内部启动继电器因失电释放，变频器启动信号消失，变频器停运。电源恢复后，自启动继电器给变频器的启动继电器发出启动指令，变频器得到启动信号重新启动。

由于电机还有一定转速，电机内部有一定残压，变频器重新启动过程中，输出的频率、相序与电机转动时的残压不耦合时会报“2310”而停机。如果用在离心式机泵上，当晃电时间较长超过2S时，会由于带载启动而报“2310”（过电流）停机。

四、经济效益

FS-ZD抗晃电控制器属于我车间库存电气设备。该设备体积小，安装简单，便于维护，分别在我公司加氢裂化、常减压变频控制回路得到应用，改造变频控制回路和其他重要电机运行回路共计三十余套。相比较其它抗晃电改造方案少则几十万，多则上百万的经费成本，此次改造几乎是零成本，不仅为公司节省了大笔的经费，而且取得了良好的成效。改造之前，设备遇到晃电时会出现部分变频器停止运行现象。从2013年改造至今已有四年多的时间，通过使用FS-ZD抗晃电控制器，成功的应对了多次晃电，避免了非计划停工。在此期间FS-ZD抗晃电控制器运行平稳，抗晃电效果显著，故障率低。现在的抗晃电设备越来越多，具备再启动功能的设备也越来越完善，相信通过合理的应用和保护配合，完全可以在晃电过程中实现设备的连续运行。

五、总结

本文介绍了晃电现象及对我公司ABB变频器造成的影响，变频器再启动的方法有很多种，如控制电源取自UPS、利用低压电机保护器再启动和给直流母线提供直流电压等方法，我们采用了FS-ZD抗晃电控制器并给出了具体的改造方案，有效的解决了抗晃电问题，采用该措施后，我公司供电系统的抗晃电能力明显增强，最大程度的满足了石化行业连续生产作业的需求。