高压变频电机控制回路的信号交接

徐文超

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌 330038）

随着电子技术的发展，变频器调速因其节能的优越性而被广泛应用[1]。但在高压变频电机调速系统中，由于涉及的电气设备较多，操作上有诸多不便，甚至可能会因为误操作导致安全隐患。如何保证高压变频电动机在操作过程中的安全性和灵活性，是值得关注的问题。笔者通过工程经验总结，提出设定高压变频电机的操作原则，并总结了相关电气设备之间的信号交接。

1 高压电机变频调速系统操作原则

一个完整的高压电机变频调速系统，一般包括以下电气设备：1）为调速系统提供电源的高压柜；2）为变频电机调速的变频器柜（包括变压器、变频器以及变频器控制系统）；3）安装在变频电机附近，操作变频电机用的现场控制箱；4）监视和调速控制变频电机的DCS（或PLC）柜；5）变频电机本体。上述设备由于工艺的需求以及总图布置的缘故，经常不在同一位置[2]。

为保证设备检修时操作人员的安全及操作灵活性，应遵守如下操作原则：1）应设置为仅由高压变频电机旁的现场控制箱来启停电动机。2）在现场控制箱、变频器本体以及DCS（或PLC）柜均设置有调速功能，以实现灵活调速；但同一时间，只能允许一处调速。3）考虑到紧急状况下的安全性，在现场控制箱、变频器本体以及DCS（或PLC）柜还应设置有紧急停车功能。

2 信号交接配置

根据笔者工程实践经验，在上述操作原则的基础上，再配合增加相关设备之间的信号交接与联锁，可以保证高压变频电机在运行和操作过程中的安全性和灵活性。增加的相关设备之间具体信号的交接配置如下。

2.1 高压柜送出的信号或指令

1）备妥信号，包括转换开关工作位+手车工作位置。其中，转换开关安装在高压柜上，分别设置检修/工作的转换功能。当转换开关在就地位时，由现场控制箱分、合高压柜断路器；当转换开关在检修位时，闭锁现场控制箱对高压柜断路器进行分闸或合闸操作。备妥信号分别送至现场控制箱和变频器柜，作信号指示用，告知高压柜的断路器具备合闸条件。

2）断路器的分、合辅助触点信号，分别送至现场控制箱、变频器柜和DCS（PLC）柜，作分。合闸指示用，告知高压柜断路器的分、合闸状态。

3）保护装置输出的动作信号，通过中继扩展后同时送至现场控制箱、DCS（PLC）柜和变频器柜，作故障指示用，告知高压柜断路器出现故障跳闸，且使现场控制箱不再对高压柜断路器进行合闸操作。

2.2 DCS（PLC）柜送出的信号或指令

1）允许合闸信号，送至高压柜。该信号表示该电机具备起动条件，即该电机在工艺流程上已经具备起动条件，用作高压柜合闸条件之一。

2）联锁跳闸信号，表示在工艺流程上或紧急故障条件下，该电机需要停止。该信号通过中继扩展后，分别送至高压柜的分闸回路和高压柜综保装置的开入量，让高压柜断路器分闸，告知综保装置分闸原因。

3）发出转速控制（4～20 mA）给变频器柜，以控制转速。

2.3 变频器送出的信号或指令

1）备妥信号，送至高压柜，用作高压柜合闸条件之一。

2）故障跳闸（主要为变压器的非电量保护），指令送至高压柜。该信号通过中继扩展后，分别送至高压柜的分闸回路和高压柜综保装置的开入量，让高压柜断路器分闸，且告知综保装置分闸原因。

3）急停信号指令去跳高压柜断路器。

4）变频器的运行信号、变频器轻故障信号、变频器重故障信号分别送至现场控制箱和DCS（PLC）柜，作信号指示用，告知变频器的运行状态，判断是否能操作变频器。

5）变频器的转速信号（4～20 mA）、电机电流信号（4～20 mA）送至现场控制箱进行显示。

2.4 现场控制箱送出的信号或指令

1）正常分、合闸高压柜断路器；2）急停跳高压柜断路器，仅在现场出现紧急事故用；3）正常启停变频器；4）发出转速控制（4～20 mA）给变频器柜，以控制转速。

关于转速控制的地点一般如下规定：1）在变频器柜上设置本地/远程转换开关。当转换开关设置在本地时，由变频器控制转速；当转换开关设置在远程时，由现场控制箱或DCS（PLC）柜控制转速。2）另在现场控制箱上设置本地/远程转换开关。当现场控制箱上的转换开关设置在本地，且变频器上的转换开关设置在远程时，由现场控制箱控制转速；当现场控制箱上的转换开关设置在远程时，且变频器上的转换开关也设置在远程时，由DCS（PLC）柜控制转速。即，由变频器控制转速时，仅要求变频器上的转换开关设置在本地即可；由现场控制箱控制转速时，不但要求变频器上的转换开关设置在远程，而且还要求现场控制箱上的转换开关设置在本地；由DCS（PLC）柜控制转速时，不但要求变频器上的转换开关设置在远程，而且还要求现场控制箱上的转换开关设置在远程。因此，为了达到这个目的，变频器的远程接点信号须分别送至现场控制箱和DCS（PLC）柜，且现场控制箱的远程接点信号也需送至DCS（PLC）柜。

2.5 变频电机本体送出的信号

变频电机本体送出的信号为电机本体的非电量信号，比如绕组温度。先把这些信号送至DCS（PLC）柜，当这些非电量信号出现异常时，由DCS（PLC）柜的联锁跳闸回路发出停车指令给变频器，使电机停止运行。

对于配有一些辅助设备的高压变频电机，由于辅助设备与电机之间有联锁关系，一般要求厂家配带PLC柜。当电机起动前，需要该PLC柜判断是否具备起动条件。如果具备条件，给相应的高压柜一条起动备妥指令；同理，在运行过程中，由于辅助设备的原因，该电机不能再运行时，该PLC柜发出一条停止运行指令给变频器，使电机停止运行。另外，一些信号通过通信或硬件点送至PLC（DCS）机柜。

3 结论

上述设定的操作原则以及增加相关电气设备之间信号交接以及联锁的方案，已在很多有高压变频电机的工程项目中得到运用。实际应用效果显示，该方案可保证高压变频电机在运行和操作过程中的安全性和可靠性。