自耦减压起动控制保护系统的改进

电力18讯：    作者：王杭州 珠海市供水总公司

    摘要：文章通过分析传统自耦减压起动回路及其控制保护系统存在的问题，结合实际提出了一种新的控制保护模式，并成功应用于珠海某水厂。

    关键词：降压起动　安全　PLC　控制及保护

    1　自耦减压起动回路存在的问题

    常用的XJ01型自耦减压起动器的电气原理(适用于80～300kW)如图1所示，整个动作过程分为二步：第一步，合上KM1，KM2断开，此时以自耦减压形式起动，KM1采用六极接触器；第二步，断开KM1，合上KM2，以全压形式起动。


图1　XJ01型自耦减压起动电气图

    从上述动作过程可见，存在下列问题：

    (1)在KM1断开，合上KM2时，对电动机造成二次冲击。

    (2)KM1带负荷分闸，KM2带负荷合闸，合闸电流约为额定电流的2～3倍，这样对KM1、KM2的寿命会带来影响

    (3)在操作时，分开KM1，但在某两相主触头熔焊而辅助触头已经断开时会出现如下情况：

    ①如果是中性点侧的主触头无法分开，此时合上KM2，将会造成短路现象。

    ②如果是起动侧的主触头无法分开，则在停机时，将会出现单相运行的情况，造成电机或自耦变压器烧毁(珠海某水厂出现过几次自耦变压器烧毁情况)。

    (4)传统的控制保护回路由大量的继电器和热继电器完成，只要有一个继电器出现故障，由热继电器构成的保护系统将无法提供有效的保护。例如KA1或KA2出现故障，则在电动机起动过程结束后，电动机都不能投入全压运行，若不按停止按钮，起动接触器KM1线圈不能断电，电机仍处于减压运行，时间过长就可能烧毁自耦变压器或电动机。而此时靠热继电器将无法提供有效的保护。


图2 发造后的自耦压起动电流曲线图

    (5)原线路把控制电源接自闸刀开关QS下端，使检修、调试时必须在向电路通电的情况下进行，容易产生故障，同时无空气断路器保护。

    2自耦减压控制保护的新模式

    针对上述缺点，我们提出了一种全新的模式，改造后的起动电流曲线和其电气接线如图2、3所示。

    该模式突破了传统模式中两个接触器的概念，引入接触器KM3，同时控制保护利用PLC来实现。下面就此模式分析如下：

    (1)整个动作过程分三步：第一步，以自耦变压器形式起动，动作顺序为先合KM3，后合KM1，通过KM1的电流为m12Ist；第二步，以电抗器形式起动，此时，先分KM3，KM3的分断电流几乎为零；第三步，以全压形式起动，此时先合KM2，后分KM1，KM2的合闸电流和KM1的分断电流几乎为零，这样可大大延长接触器的寿命，有效保护机组的安全。

    (2)PLC由于其可靠性高，结构简单，编程方便，价格便宜，运行维护方便，可使用于各种环境等，在工业控制系统中得到大量的使用，特别适合于顺序控制和逻辑控制，因此，珠海市水厂均普遍使用。

    本系统有自动控制，联锁手动控制两种运行方式。


图3 改造后的自耦减压起动器接线和电气原理图

    ①自动控制：

    按启动按钮，机组按开停顺序进行自动开停。

    ②联锁手动按开停机按钮，PLC检测各个环节的动作情况，利用启动、远行、停机三个按钮进行操作，设备的保护动作处理均同自动控制方式。

    ③保护功能：

    PLC利用检测到的各开关信号进行判断是否需要进行下一步操作，当检测到需要中断操作时，自动停止操作，并发出报警信号，有效保证了操作的安全。此外，PLC系统可通过检测到的电流、电压信号判断是否过负荷、断相等，及时跳开空气断路器，以保护电机和自耦变压器。

    ④系统的联网功能：

    PLC具有完善的远程通讯功能，可方便与整个工厂的网络进行联网，实现远程监控。