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1、接触器 变频器 软启动器低压交流配电系统 防电压扰动解决方案江苏国网自控科技股份有限公司股票代码：831593内容提要电压扰动定义以及产生的原因 电压扰动对低压系统敏感负荷影响 电压扰动对连续型生产企业造成的危害 接触器防电压扰动解决方案 变频器防电压扰动解决方案 软启动器防电压扰动方案 KHD-100系列防电压扰动产品携手合作共创共赢电压暂降与中断携手合作共创共赢电压暂降幅度与持续时间携手合作共创共赢电压突降与突升时间携手合作共创共赢在GB/T17626.11- 2008中对上升时间 tr和下降时间tf定义 不大于5微秒。电压扰动产生原因携手合作共创共赢-故障性质： （1） 高压系统（本厂或
2、供电网）发生短路故障 ，切除后恢复供电。 （2）高压系统发生绝缘闪络。 （3）高压系统重合闸且重合成功。 -非故障性质 （1）备自投或快切装置动作。 （2）重负载启动或大量电机同时再启动。 （3）雷击浪涌。电压扰动数据统计携手合作共创共赢1，采用单回路供电用户每年经历大概25次由于电压问题而 造成影响事件，其中对电压波动事故统计如下：1/4秒以内 的22次； 2秒的1次； 5分钟的1次； 1/2小时的1次。 2，一般情况下，电压暂降幅度深，持续时间较短；而幅度 浅，持续时间较长。不同幅度与持续时间的暂降对设备正 常运行造成的影响也不一样。总结：1s以下的电压扰动占了95%，并且电压下探幅度都很
3、大。电压扰动数据统计携手合作共创共赢事件实例：2015年7月14日19时蒙牛乳业（焦作）厂，由于下雨、 大风导致环网供电系统电缆沟进水，造成绝缘闪络，引起低压系统 电压扰动。扰动造成制乳常温车间三条生产线，两条产线停车。直 接经济损失（原材料浪费）10万多元。KHD-100-V晃电在线监测 仪低压敏感负荷携手合作共创共赢开关电源类负载 典型的有PLC、DCS、计算机等电磁线圈类负载 是指接触器、继电器等电力电子类负载 典型的代表有软启动器、变频器等敏感负荷对电压敏感度携手合作共创共赢幅值敏感度：变频器 PLC 接触器时间敏感度：接触器 变频器 PLC电压扰动对企业影响携手合作共创共赢1，连续性
4、不能保证，由于再次启动生产线时间可能超过几个小时 或几天，而引起的生产中断造成的经济损失。 2，原材料损失，由于生产中断，一些原材料造成不可逆的浪费。 3，安全生产无法保障。 4，电气主管部门的事故责任追究。 5，其他无法估量的经济瞬时和社会影响。结论：电压扰动一般也就是十几个毫秒几百个毫秒，但是引起的后 果和经济损失是无法估量和难以承受的。同时，我们从上面分析的 电压扰动的原因来分析，电压扰动有些情况是根本无法避免的（如 供电网的雷击闪络以及电力施工过程中引起短路故障切除等）。因 此，如何以最小的代价和成本，将供电系统在经历了短暂的电压波 动后，迅速的启动起来，或抗击过这种波动。那么，解决问
5、题的关 键就是解决好低压系统的敏感元件：接触器、变频器、软启动器（ PLC、DCS等负载一般配有UPS，无需考虑）的防电压扰动问题。电压扰动-接触器携手合作共创共赢接触器：主要受电压扰动影响的是电压暂降和中断。 接触器的一般技术特性： 1, 吸合电压: 0.8Ue 2, 释放电压：0.3 0.7Ue 3，释放时间：4 20ms结论：如果电压跌落到0.7Ue，持续时间达到4ms，接触器就有释放的可 能。电压扰动-接触器携手合作共创共赢结论：目前市场采用解决方案中，采用失压再启动的较多。时间再早一些的 采用防晃电接触器也很多。采用UPS供电的是一些设计院推荐。接触器防电压波动解决方案： 1，采用U
6、PS，从电源侧进行处理。 2，采用防晃电接触器，从接触器本身处理。 3，失压再启动，从二次控制上进行弥补。 4，辅助控制模块，晃电保持，掉电释放。电压扰动-接触器携手合作共创共赢结论：辅助模块是较好的解决接触器防电压扰动问题的解决办法。同时 ，也要求辅助模块具有很强的适用型，主要从节能型，非节能型，容量 从小到大，都能有很好的适用性。同时，技术门槛也要求较高。方案对对比UPS防晃接触器再启动动辅辅助模块块技术特点电压扰动时 ，蓄 电池储能逆变出备 用电源。为接触器 持续供电接触器中存在储能电 容，晃电时电 容对接 触器线圈释放，使接 触器继续 吸合。晃电时 接触器先释 放，电压 恢复后输 出闭
7、合接点使接触 器再次吸合晃电时 ，辅助模块 输出蓄能的低压直 流电压 使接触器吸 合，电压 恢复后再 转换为 交流电压 。 技术优点电源无扰动时间 ，备用电源转供 1ms不占用控制体积，和 接触器融合在一起控制方式简单 ，可 以和马达保护集成 在一起。切换速度快，体积 小，对几ms至几秒 晃电都能支撑。技术缺点UPS对感性负载 的 操作过压压 抗击能 力弱，采用单一 UPS供电可靠性 差。内部电容采用高压电 容，高压电 容容易受 过压 等损伤 ，同时， 正常断电时 也存在延 时等问题 。属于事后弥补方式 ，同时对 十几个 ms的晃电反应不 出来，导致接触器 脱扣。模块的设计 可靠性 要求高，稳
8、定性应 经得住考验。占用 一定的体积空间。接触器防扰动KHD-100携手合作共创共赢 1，完全的旁路原理，接触器正 常运行时交流供电，晃电发生时 切换到内部直流，晃电恢复后切 换到交流。 2，切换速度极快，达到1.67ms 。保证100%接触器在释放前切 换到直流状态。 3，真正的自适应，用户只需要 设定好接触器线圈电阻后，无需 任何调整就可适应不同容量的接 触器。 4，自动补偿线路损耗，可保证 直流电压100%可靠降落到线圈 两端。 5，支持各种原理实现的接触器 型号，适用性强（见型号说明） 。 KHD-100可确保电压在瞬间跌落 到0V时，接触器可靠吸合，进而 在电压恢复时，保证工业负荷无
9、 间断运行。接触器防扰动KHD-100携手合作共创共赢晃电时间设 置600ms，电源 在设定时间内恢复正常时， KHD-100将直流输出切换为 交流电压。晃电时间设 置400ms，电源 在设定时间内未恢复正常时 ，KHD-100关断直流输出使接 触器跳闸。KHD-100对接触器典型图携手合作共创共赢可 以 不 接 接线简单 跳闸无延时 整定方便 防晃+再启电压扰动-变频器携手合作共创共赢整流部分储能环节逆变部分M控制系统交流直流直流交流交流低压变频器系统框图：低压变频器都是采用交-直-交变换原理。 其中，对于过电压和低电压的判断，都是采 用判断其直流电压的伐值来判断的。电压扰动-变频器携手合作
10、共创共赢低压变频器原理框图电压扰动-变频器携手合作共创共赢低压变频器控制实现方式ACS800变频器典型端子定 义：控制端子：DI1 DI6可 以采用宏定义进行更改启 动/停止，正/反转或复位错 误信号。由于其控制电源取自变频 器内部电源，当母线电压 降低到一定程度时，该 DC24V也停止输出。故障继电器输出：不仅在 变频器故障时动作，在变 频器的直流电容未储满前 ，该继电器也动作。电压扰动-变频器携手合作共创共赢目前低压变频器控制现状典型控制方式统计说明：1，一般均采用电平式控制方式，采用中间继电器 接点来输入到DI中，DI供电采用变频器内部电源。2，启动回路受控于变频器的故障输出，如果变频
11、器的故障有输出，切断启动/停止中间继电器电源 ，使变频器停机。3，启动/停止控制或正反转控制均采用变频器的内 部自产24V供电。4，调速控制多采用420mA由DCS来进行调速， 启停采用DI。5，一般都未设计远程复位错位信号（极少数有）， 而多数采用面板复归方式。电压扰动-变频器携手合作共创共赢对于1，2变频器的判断是判断其中间整流的直流电压水平。欠压跳闸伐值一般是0.65U1min，对于400V,500V单元U1min为380V ，对于690V单元，U1min为525V。所以对于400V,500V单元DC334V 跳闸，对于690V单元DC461V跳闸。过电压跳闸极限一般是1.3*1.35U
12、1max，对于400V, 单元U1max为 415V，对于500V单元，U1max为500V。所以对于400V单元DC728V 跳闸，对于对于500V单元DC877V跳闸。电压扰动对变频器的影响主要有：1，电网浪涌过电压或制动反馈。2，电网缺相或电压过低。3，控制电源欠电压。电压扰动-变频器携手合作共创共赢目前采用的防止电压扰动变频器停车的技术方案：1，变频器失压自动复位。2，动能缓冲功能PRT 。3，直流支撑。4，控制电失压再启动。电压扰动-变频器携手合作共创共赢技术术 方案变频变频 器自 复位动动能缓缓冲 PRT直流支撑控制电电失压压 再启动动 方案 优点无需投资设备 ，利用变频器 自身自
13、动复位 功能，使故障 输出继电器自 动返回无需投资设备 ，利用其电机 的能量反馈抵 抗电压短时降 低采用直流支 撑，可使设 备在电压降 低过大时， 使变频器连 续运行。再控制电压跌落， 引起意外停机时， 可自动启动变频 器。方案 缺陷故障继电器输 出后，运行/停 止中间继电 器 已经释放，此 时需要人工再 启动变频 器。此功能和负荷 特性有关，重 载设备 可能无 法反馈多少电 能，只是降低 了低压跳闸伐 值，缓冲时 间短。需要按负载 的1.1倍容量 考虑直流能 量，需要投 入大量蓄电 池组，投资 大，占地多 ，可维护性 差。只考虑了控制电 压的跌落，变频 器的停机有可能是 过压，缺相（或非 控
14、制相电压跌落） 等造成，如果只判 断控制电压，无法 满足需求。投资无无大小电压扰动-变频器携手合作共创共赢 我公司在综合各种方案的优缺点的基础上，研发了一款 全面监测变频器系统电压和控制电压扰动，并带有自动复位 变频器ERR状态的变频器再启动装置-KHD-100-F。该装 置可全面监测变频器母线欠压扰动，母线过压扰动，母线缺 相，控制电压欠压扰动。变频器出现电压扰动的情况下，通 过判断变频器的启停状态或运行状态，来检测变频器是否停 机，如果停机，装置在电压恢复正常后（母线电压和控制电 压），自动根据ERR状态进行复位ERR，然后启动变频器。电压扰动-变频器携手合作共创共赢 KHD-100-F装
15、置特点：1，监测母线电压压的突升与突降扰动，突变扰动识别时间 10ms。2，监测母线电压缓慢上升与缓慢下降扰动，且可判断电压 不平衡度扰动（缺相判别）。3，监测控制电压突降扰动与缓慢降低扰动。4，通过检测变频器ERR状态，可自动识别电压扰动后是否 出现ERR状态，并再启动前进行自动输出复位ERR接点，使 变频器复位故障。5，装置自我储能采用超级电容储能，储能可使装置在完全 失去电源时，连续工作1min。6，具有分体式手持面板，采用LCD汉字显示，并具备RTC 时钟，可将装置动作信息实时显示在手持面板上。电压扰动-变频器携手合作共创共赢电压扰动-变频器携手合作共创共赢KHD-100-F部分技术参
16、数电压扰动-变频器携手合作共创共赢KHD-100-F典型接线图电压扰动-软启动器携手合作共创共赢电压扰动-软启动器携手合作共创共赢目前市场上以旁路型软启动器占多。电压扰动-软启动器携手合作共创共赢软启动器常规控制电路。启动时软启动器改变输出电压，使 电机平稳启动，启动完成后，旁路接触器闭合。但此时软启动的 过流保护是起作用的，发生故障时，使旁路接触器断开。电压扰动-软启动器携手合作共创共赢针对软启动的特点，对电压扰动解决方案也应采取不同的策 略。我公司提供了两种解决方案：旁路接触器保持方案和再 启动解决方案。旁路接触器保持方案，考虑到在软启动器启动后，处于运行 的是旁路接触器，在发生电压扰动时，解决好旁路接触器的 电压暂降
