? ? ? ?南方某金屬礦山φ7.9 m×13.6 m雙驅溢流型球磨機采用變頻雙邊同步驅動，電動機采用交流無刷勵磁同步電機兩臺，輸出功率2×8 500 kw，電動機極數34極，額定電壓10 kv，額定電流510 a，轉速176.5 r/min，額定頻率50 ；兩臺變頻器型號為rive-mvg2-11 000 kva-10 kv-730 a，一拖一方式，負載均衡度控制在1以內。根據球磨機負載特性，變頻器每10 min可以有1 min的179過載能力。

1 引起晃電的主要原因

? ? ? 晃電也叫電壓暫降，根據標準《電能質量電壓暫降與短時中斷》（gb/t 30137—2013）規定：“電壓暫將是指電力系統中某點工頻電壓方均根值突然降0.1～0.9 pu，并在短暫持續10 ms～1 min后恢復正常的現象”，屬于電能質量之一，嚴重時將使用電設備停止工作，或引起產品質量下降，而晃電影響的嚴重性則隨用電設備的保護特性而有所差異。晃電一般是由雷擊或供電網絡、變電和用電設施出現故障或負荷突然出現較大變化引起的，在某些情況下可能會出現供電電壓兩次或多次連續跌落或中斷現象。引起晃電的主要原因包括以下幾個方面：

? ? （1）雷擊引起的晃電：雷電屬于一種自然現象，具有電壓高、電流大、性強等特點，高電壓強電流雷電進入供電網絡時，會造成絕緣弱環節出現閃絡或避雷器釋放引起電壓短時間波動。

? ? （2）電網、供變電設施的短路故障：當電網、供變電設施的某個局部出現短路故障時，導致電流急劇，電壓驟然降低，故障電路中的保護裝置動作，將故障點，電壓恢復正常，造成同個母線段的電壓瞬間波動，電壓短暫降低。

? ? （3）大功率負荷投切：大功率負荷全電壓啟動時，啟動電流為額定電流的5～7倍，需要從電網中汲取大量的有功功率和無功功率，這一大電流流過系統阻抗時，將會引起電壓突然下降，導致電壓瞬間波動。

?2 變頻器晃電現狀和存在問題

? ? ?目前常用的低壓變頻器基本采用交-直-交的電壓型變頻器，低壓變頻器普遍采用以下幾種措施晃電引起的設備跳停。

? ?（1）采用直流支撐。

? ? ?dc-bank直流不間斷電源，又叫直流支撐。目前，應用的交流電動機調速控制的變頻器是相當成熟的和產品，變頻器無論是頻率控制型，還是矢量控制型或者是轉矩控制型，都具有變頻軟啟動功能，變頻器的容量在380v電壓等級上，功率范圍從2.2~1500kw的產品幾乎可以覆蓋目前應用范圍。

? ? ?一般的變頻器都具有過壓、失壓、和瞬間停電的保護功能。變頻器在失壓或停電時，逆變元件是ig的變頻器將允許變頻器繼續工作一段時間(td)，若失壓或停電時間to<td，變頻器將平穩過渡繼續運行，若to > td變頻器將保護停機，所以當交流電源變化較大或低電壓時間較長時都會造成變頻器的運行停止。

? ? ?目前，常用的變頻器都是交-直-交的電壓源型變頻器，其中間直流回路是三相交流整流得到的，電壓大約在510~620v左右，所以若給變頻器提供—路510~620v左右的直流電源就能實現變頻器不間斷保持運行。基于這個原理我們（鄭州泰普科技）開發出了一種不間斷的電源dc-bank。

? （2）使用抗晃電。

? ? ?tpm-qc系列抗晃電保護是為解決設備在連續生產過程中由于電網電壓不穩定造成停機事故而研發的一種，它能夠實時檢測設備運行中的電壓狀態，如果電網電壓突然發生晃電現象，在設定的時間內電網電壓又恢復正常，該可以重新啟動設備，使設備恢復運轉，避免生產事故的發生。

? ? 以上措施針對低電壓小容量變頻器具有的控制效果，但對于高電壓大容量的變頻器就很難實現有效控制，需要有足夠大的容量來維持直流母線側電壓不會突降，以免變頻器受到晃電影響。

?3 高電壓大容量變頻器晃電解決措施與應用

? ? ?本文所述球磨機變頻器采用高電壓多電平，10 kv輸出每相采用10個單元串聯結構，線電壓輸出ig器件總耐壓近20 kv，線電壓輸出電平數為39電平，額定電流為730 a，0～110速度可調，可實現球磨機啟動與調速功能。由于該變頻器額定電壓為10 kv，單臺功率8 500 kw，采用直流母線電壓支撐等很難實現電壓暫降功能，需要根據變頻器的具體信息，有針對性地提出解決措施。雙驅變頻器系統如圖1所示。

? ? ?根據該礦山往年晃電造成變頻器跳停的統計信息，2018年共出現12起晃電事故，其中有2起因上110 kv側同個母線段其他回路出現短路故障引起，其他10起由雷電引起。變頻器的跳停信息主要包括：勵磁喪失、控制電源丟失、主電源丟失、外部開關聯鎖跳停等。

? ? ?關于勵磁喪失造成設備跳停：主電動機采用無刷同步電動機，勵磁機轉子和整流橋安裝在電動機主軸的非驅動端，勵磁機定子通過勵磁柜提供三相交流電源，勵磁機轉子通過電磁感應原理獲得感應交流電后經整流橋整流，形成可調的直流勵磁電流。通過排查，主要是由于勵磁變壓器低壓側斷路器受到電壓波動后，出現失壓或欠壓跳閘引發“勵磁喪失”，造成變頻器跳閘，而造成斷路器跳閘是失壓或欠壓裝置保護動作引起，因此，可針對晃電時電壓波動的時限和幅值變化，對斷路器參數進行調整。另一種原因是勵磁電源進線柜控制回路的變壓器380/220 v，由于勵磁變壓器輸出側額定電壓為440 v，造成控制回路二次側電壓255 v，容易引起二次側熔斷器燒斷，同樣因“勵磁喪失”而引起變頻器跳閘問題，對此可將二次回路控制變壓器型號更換成440/220 v。

? ? 關于控制電源丟失：由于變頻器控制回路出現低電壓引起的變頻器跳停。經查詢該變頻器相關資料，利用該變頻器內金屬薄膜電容儲能功能，可滿足控制回路電源丟失2 s不停機要求，同時增加dc-bank不間斷電源，利用該時間實現控制回路市電與不間斷電源雙路互投，實現控制回路電源丟失不停機功能。

? ? 關于主電源丟失：造成主電源丟失的信息主要是由變頻器主回路前10 kv側真空斷路器跳閘引起，查詢微機綜合保護裝置出現過負荷告警信息可知，這是由于出現晃電電壓下降后負載電流增加引起過負荷跳停，對此可在保護裝置整定值計算時綜合考慮晃電時電壓及電流的變化，重新整定。

? ? ?關于外部開關聯鎖跳停：根據生產系統聯鎖跳停的需求，當關聯設備出現異常時，會引起變頻器保護跳停，球磨機不會出現事故。經查詢變頻器聯鎖跳停控制回路，主要包括球磨機上的皮帶輸送機、下的振動篩和皮帶輸送機及球磨機本身自有的潤滑系統和系統等，當某一臺設備出現電壓波動造成設備異常時，變頻器就會出現外部開關聯鎖跳停故障現象。通過對關聯設備的跳停回路進行分析，結合晃電引起低電壓波動的幅值和時間，采用延時聯鎖跳停的方式，可以躲過電壓波動對球磨機附屬設備的影響，關聯設備低電壓保護功能。

?鄭州泰普科技生產的DC-BANK、TPM-QC抗晃電裝置，可以有效解決變頻器回路的晃電問題，為企業的生產保駕護航。