低电压穿越装置保证新型材料生产企业连续生产

1、项目需求
XX集团是以聚酯新材料，民用丝、工业丝、聚酯薄膜、瓶片全产业链发展的龙头企业，作为一家连续型生产企业，工艺连续性强、设备之间关联度高，连续安全生产决定企业的关键效益，晃电现象正是破坏供电连续性和可靠性的“隐形杀手”，晃电发生时，伴随电网电压暂降，超过一定的暂降时间和暂降幅度会引起各类高低压电动机、变频器等设备报警或停机，耐受的暂降时间和暂降幅度需要结合现场的实际情况而判断，参考的因素包括电压暂降的数学模型、电网负载的运行情况以及每次晃电的具体情况等。晃电造成的生产中断不仅会使产能下降，还会影响产品品质，造成高额的经济损失，影响企业效益，严重时甚至会酿成重大安全生产事故。
此次晃电治理主要针对生产工艺流程中的变频设备，明细如下：

 

装置	序号	位号	单机装机功率	总装机功率
CP1	2	切粒机4台	动刀37KW,罗拉7.5KW,干燥器15KW	(37+7.5+15)*4=238KW
CP3	1	16-P01.1/2	45KW	45*2=90KW
CP3	3	切粒机6台	动刀37KW,罗拉7.5KW,干燥器15KW	(37+7.5+15)*6=357KW
CP3	4	11-A01	75KW	75KW
	5	11-P01.1/2	22KW	22*2=44KW

 

2、方案概述
变频器正常工作流程为，将工频380V交流电整流成520V左右直流电，再将稳态直流电逆变成正、余弦波形的三相交流电供给电机负载，通过调节逆变环节前端的直流电压等手段，达到变频、调压、调速的目的。
电网电压波动时，直流母线电压动态波动，变频器的逆变及控制单元无法正常工作，出现报警停机，若能解决直流电压波动则就能解决变频器的低电压穿越问题。
变频器工作过程简化为交—直—交模型，低电压穿越保护装置的工作原理就是，给变频器的直流母线提供一套后备式的直流能量支撑。电网波动时，监控单元检测到直流环节电压下降至低电压预定阀值，执行单元瞬间导通，储能单元对变频器直流母线提供稳定直流电源，电网恢复正常或达到最大工作时间后，低电压穿越系统退出工作。
针对100kW以内的各个变频器，可以通过1：1的方式也可以通过1：N的方式加装MSpower-boost低电压穿越系统，需要根据现场实际情况而定，变频器与MSpower-boost系统并列运行，系统配备断路器、快熔等元件，具有过流、短路等保护功能。
整个系统由一面柜体组成，不同功率大小的变频器配置的低电压穿越系统尺寸不同，以50kW变频器为例，低穿系统尺寸为：2260*800*600（h*d*w），柜内含双电源转换开关、MSpower-boost系统以及后备直流系统一套。

系统设计图纸中，控制系统电源来自外部交流系统，如果现场有UPS供电，可以直接给低穿系统直接供电，否则需要提供一套稳定的交流电源，比如后备直流屏或UPS，避免低电压发生时控制系统回路失电导致系统停机。
MSpower-boost系统由系统主机、触摸屏显示单元、电压暂降boost模块、智能压差隔离模块、霍尔传感器以及直流配电系统组成。
系统主机及触摸显示单元用来，显示交流电源、直流输出电流、运行工况、历史记录、系统设置、故障信息、带时标的低电压穿越信息以及成功穿越统计等，同时实现与业主MFT动作联锁以及整套系统的实时自检。
   电压暂降boost模块为系统的核心单元，由整流单元、boost升压电路、隔离单元、电容组、电抗器等组成。将三相交流整流后经过boost变换将直流输出电压维持在DC 490V±5%。当电压在±10%（整定值可调）以内波动时，电压暂降模块不会对变频器直流母线供电；当三相交流跌落到90%（360V）（整定值可调）以下时，电压暂降模块自动瞬时输出，保证直流母线恢复到正常运行范围。    
   智能压差隔离模块，穿越系统给变频器直流母线的供电为冗余供电方式，多个boost模块电源之间为防止电源间环流以及阻止负载反向电压的冲击，需要加装智能压差隔离模块。
霍尔传感器主要对输出多路直流系统进行动态监视，对异常回路进行隔离保护，便于系统维护提高系统稳定性。
直流配电回路主要有品牌直流断路器、快熔盒、直流接触器、放电检测等组成。每个直流配电回路对应一台变频器，大容量MSpower-boost系统往往配置多个直流输出回路。
MSpower-boost系统装置直流输出经智能压差隔离模块和多级系统控制后于变频器直流母线相连制，正常运行时与变频器完全隔离，不影响变频器的正常运行。
正常运行或者电网电压跌落不超过10%时，低电压穿越系统处于热备用状态；
当电压跌落超过10%不超过80%时，低电压穿越系统瞬时启动工作，维持变频器直流母线电压在DC490V左右，保证变频器正常运行；
当电网电压恢复时（有压定值），变频器自动转换由电网供电；
当MFT动作时，低电压穿越系统自动退出，进入备用状态。
紧急情况时按下柜门面板上的急停按钮，低电压穿越系统退出运行。
低电压穿越系统对接变频器，变频器之间没有任何影响，也不会形成环流。

正常工作电压时，变频器通过内部桥式整流的直流电源维持变频器正常工作， BOOST 升压电路处于待机状态；当电网电压发生瞬时跌落并达到设定值时（默认80%，可整定）， BOOST电路迅速投入运行，输出稳定的直流电压，支撑变频器直流母线的电压稳定，从而维持变频电机的转速和转矩。待电网电压恢复之后（默认90%，可整定），BOOST升压电路自动退出，变频器继续内部整流供电工作。 选配部分为储能单元，保证变频器在供电中断时，仍能短时间正常工作。
本低电压穿越装置为旁路运行方式，原变频器交流供电线路不做调整，也不需对变频器进行新的设置，只需要就地安装在原变频控制柜旁即可，若原控制柜无稳定的直流或者不间断电源，则系统电压跌落时原控制保持回路会跳开，项目改造时需要加装不间断电源用于原控制回路保持。

审核编辑 黄宇