PowerSmart系列高压变频器的旁路柜选型技术方法

    根据现场的具体情况，九洲电气可以为用户提供手动旁路柜或自动旁路柜服务。    手动旁路柜内器件主要选用单刀单掷隔离开关，系统方案简单、安全、可靠性高、成本低，特别适用于水泵等负载，是国内大部分现场运行的首选方案。手动旁路按其拖动方式又分为一拖一和一拖多型。    自动旁路柜内器件主要选用高压真空接触器或高压真空断路器。自动旁路能够实现运行中变频切换到工频，或者工频切换到变频。但是这一切换过程并不能保障每一次都能自动转投工频成功，主要依赖负载情况及变频器与电网之间的频率差，如果负载或者频差过大，即便采取同相位投切也会产生过大的扰动，而这一过程与变频器本身毫无关系，完全取决于负载转动惯量和转矩状况。    上述情况只有在变频器故障自动转投工频的情形下才可能发生，而在正常运行中转投工频是不会发生的，这是因为变频器系统接到转投工频指令后会将电动机拖动到工频状态，并与电网保持同相位，然后再封锁输出，经延时后自动转投工频，而这一过程产生的扰动是很小的。    1．一拖一手动旁路（见图6. 4-1）
    图6. 4-1    一拖一手动旁路方案    图中，QF为用户高压真空断路器；QS1和QS2、QS3分别为电动机工频、变频运行选择隔离开关。刀闸之间均用程序锁实现可靠机械互锁，防止误操作，同一时刻只允许QS1或QS2和QS3闭合工作。QS1～QS3都不是负荷开关，禁止带负荷操作。只有在变频器主回路开路状态、QF断开状态下，才允许操作QS1～QS3，选择电动机控制方式。当电动机需要变频运行时，应首先断开QS1，然后闭合QS2和QS3，最后再闭合QF使变频器得电并启动变频器以驱动电动机。当电动机需要工频运行时，应断开QS2和QS3，闭合QS1旁路刀闸，最后闭合QF以直接驱动电动机工频运行。此运行方式为变频器故障或检修等特殊情况下用工频来保证设备运行的备用工作方式。为了实现对故障变频器的保护，变频器在故障状态下发出跳闸指令，对现场的QF进行联锁跳闸．以使变频器断开电源。同时QS1～QS3都与QF电气互锁，只有在断路器分离时才能操作刀闸，保证了安全操作。    2．一拖二手动旁路(见图6. 4-2)    对于较重要的运行场合，推荐使用标准的一拖二手动旁路方案，即一台变频器拖动两台电动机（一台变频运行，一台工频备用）运行的方案。
    图6. 4-2    一拖二手动旁路方案    图中，QF1为1#电动机高压断路器；QF2为用户2#电动机高压断路器；QS2、QS3为1#电动机变频隔离开关；QS1为1#电动机工频隔离开关；QS5、QS6为2#电动机变频隔离开关；QS4为2#电动机工频隔离开关。此方案可实现一套变频调速装置对两台电动机的控制；两台电动机中的任何一台都可以调速运行，也可以全速运行。各个高压隔离开关之间具有联锁控制（程序锁），可以有效防止误操作。其中，QS2、QS5间实现机械互锁，QS3、QS6间实现机械互锁。同一时刻只允许一路高压电源给变频器供电，同一时刻只允许变频器给一台电动机供电。1#电动机工作时，QS1和QS2、QS3间实现机械互锁；2#电动机工作时，QS4和QS5、QS6间实现机械互锁，同一时刻一台电动机只允许在工频或变频状态下运行。此方案主要用于一台电动机平时变频正常运行，变频故障时另一台电动机可以从备用状态工频启动的生产情况。    3．一拖一自动旁路    按其柜内选配的器件分主要有图6. 4-3和图6.4-4所示两种形式。
    图6. 4-3    采用高压真空接触器的自动一拖一系统方案
    图6. 4-4    采用高压真空断路器的自动一拖一系统方案    自动一拖一方案主要应用于系统不允许停机的场合．因此要求开关或接触器之问要有可靠地电气联锁。以采用高压真空接触器的自动一拖一系统方案为例：KM1和KM3互锁，在同一时刻只允许KM1或KM3中一个闭合：自动旁路系统具有以下几种运行方式：    1)变频运行：当系统启动时．首先是变频器自检．如果变频器无故障，操作变频器控制面板上变频合闸按钮使变频器输入输出接触器吸合，并向用户发出“高压合闸允许”信号。用户接收到此信号后，允许用户闭合断路器QF，变频器接收到QF已合信号后，显示屏上就绪指示灯点亮，说明变频器具备运行条件。此时可以启动变频器，进行变频运行。    2)工频运行：当变频器在检修或维护时，在KM2、KM3断开的情况下，可以操作工频合闸按钮，使KM1吸合，并发出高压合闸允许信号，允许闭合QF，使系统工频运行。    3)变频器故障转工频运行：当变频器发生故障停机时，在系统不停机的情况下，立即断开KM2、KM3和QF，延时（可设定）指定时间后，闭合KM1、QF，系统转人工频运行。    4．一拖二自动旁路（见图6.4-5）    当应用场合有峰谷负荷变化的情况时，为了调解流量，两台电动机同时运行，其中一台全速运行，另一台调速运行，此时可应用本方案。在电厂等重要场合，一方面为了节能，另一方丽为了防止系统故障停机造成损失，电动机往往是一用一备，可以使其中一台变频运行，另一台备用，此时可应用本方案。当变频器故障停机时，首先自动切换到备用电动机工频运行；当变频器正常后，再由工频切换到变频运行。也可以先采用变频器软启动后，再无扰切换到工频运行，以防止大启动电流对电网的冲击。
    图6. 4-5    自动一拖二带隔离系统方案    自动一拖二方案采用的形式比较灵活，有采用真空断路器的，有采用真空接触器的，还有采用真空断路器或接触器和隔离刀闸混合的，具体采用什么方案需根据现场实际需要和经济情况而定。    图中，QF1、QF2分别为1#、2#电动机工频运行高压进线开关；QF3为变频运行高压进线开关。QF1、QF2、QF3均来自用户高压开关柜。QF4为1#电动机变频运行断路器；QF5为2#电动机变频运行断路器：QF1、QF2和QF4、QF5之间均有可靠的互锁关系，可防止工频电源反送到变频器．造成变频器损坏。QS1为1#电动机变频隔离开关；QS2为2#电动机变频隔离开关。正常运行时为合闸状态．在相对应的工频电源开关或母线检修期间断开，以隔离变频电源回路。
    图6. 4-6    自动一拖二接触器系统方案    图中，QF1、QF2为用户电动机高压断路器；KM2、KM3为1#电动机变频进、出线接触器；KM5、KM6为2#电动机变频进、出线接触器；KM1为1#电动机旁路运行接触器；KM4为2#电动机旁路运行接触器。其中，KM1、KM2和KM3之间具备电气互锁；KM4、KM5和KM6之间具备电气互锁；KM1和KM4之间具备电气互锁；KM2和KM5之间具备电气互锁，可以有效防止误操作。    1)电动机运行方式选择：在变频器操作面板上设有转换开关，用来实现1#、2#电动机的工作方式选择。旁路柜旁路接触器操作选择：在旁路柜1面板上有KM3旁路接触器操作和指示按钮；旁路柜2面板上有KM6旁路接触器操作和指示按钮。可以通过旁路柜控制面板上分、合闸按钮控制旁路接触器分、合闸，并在旁路柜上进行状态显示。    2)工频投切：变频器运行中，如果需要将变频运行电动机手动转到工频运行，可按下工频投切按钮，使运行中的电动机转到工频运行。如果变频器故障自动转到工频运行，检修无故障后，要切到变频运行，按复位键，检查变频器处在正常停机状态，此时按就地或远控箱上对应的“变频工频投切”按钮，工频分闸，转到变频合闸，电动机处于自由停车状态，此时启动变频器，变频器将按飞车启动功能启动变频器。此种切换要求一定的自由停车时间。如果需要无扰切换，则需增加同步检测功能，在切换瞬间检测频率、相位、幅值，以捕捉最佳时机进行切换。    3)变频器故障转工频运行：当变频器发生故障停机时，在系统不停机的情况下，立即断开变频器的输入输出接触器和用户断路器，延时（可设定）指定时间后，闭合旁路接触器和用户断路器，系统转入工频运行。    4)注意事项：1#、2#电动机运行方式（工频/变频）选择必须在变频器停止状态下进行，否则可能造成意外停机事故发生。