高压变频器旁路一次系统设计方案探讨

于 闯

（沈阳日丰成控电气制造有限公司，辽宁 沈阳 110000）

摘　要：随着交流变频技术的发展和大容量设备的增多，高压变频器的应用越来越多。以一套高压变频器组为例，高压变频器组通常由高压变频旁路系统、高压隔离变压器组、变频器和控制单元组成。高压变频旁路系统是在变频器受电端与电源间增加的一套切换装置。根据切换方式不同，高压变频旁路系统分为手动旁路和自动旁路两类。在工程设计中，工程技术人员常常不明确两类方案的应用情况。笔者结合自身丰富的高压变频旁路系统（高压变应旁路柜）设计和生产经验，探讨了高压变频器旁路一次系统设计方案。

关键词：高压变频器；系统；设计方案中图分类号：TM921󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃󰀃1 手动旁路

一拖一手动旁路的典型一次系统方案如图1所示，手动旁路柜由10kV中置柜提供电源。手动旁路一次系统方案由三只高压隔离开关QS1、2、3组成，其中QS1为工频隔离开关，QS2、3为变频隔离开关，为变频器组提供电源。

图1󰀃手动旁路原理图

文章仅对主回路一次系统方案进行讨论，对旁路柜的装配布局方案和二次回路不做说明。手动旁路基本功能：QS1、2、3 由操作机构实现机械联锁，要求QS1和QS2，QS1和QS3不能同时合闸。假定初始状态QS1、2、3均为分闸状态且QF1断路器分断，变频运行的操作如下：合QS2，合QS3，再合QF1完成变频运行；切换工频为分断QF1，分QS2，分QS3，然后合QS1，合QF1完成工频运行[1]。

由以上切换操作可以看出，在检修变频器时（或变频器故障时），可以手动切换至QS1工频运行，可以保证设备继续运行。QS2和QS3断开变频器组有明显的可见断点，可以确保变频器检修人员安全，符合电力行业安全标准。

手动切换旁路一次系统方案选用的元件常规，线路简单，操作安全可靠，造价低。

手动旁路的缺点是显而易见的，在切换过程中必须人工切换，须有专人值守，在切换的过程中存在切换的停机时间，对于连续运行设备不符合要求。

2 自动旁路

自动旁路原理图如图2所示，与手动旁路相比是将QS1、2、3换成三只KM1、2、3高压真空接触器。一般情况当设备额定电流不大于400A时选用真空接触器，当额定电流≥400A时，真空接触器替换为高压真空断路器。一般实际工程中，只要真空接触器导流能力足够，均选用真空接触器，即使选用了真空断路器也是当作接触器功能之用，而且三台断路器体积大，母线连接更复杂，柜体数量增多，造价更高[2-4]。

自动旁路基本功能：KM1与KM2、3有电气联锁，不允许

——————————————作者简介：󰀃于闯（1978—），男，吉林省吉林市人，本科，工程师，

研究方向：供配电成套设备。

文章编号：1672-3872（2019）18-0155-01

图2󰀃自动旁路原理图

KM1和KM2，KM1和KM3同时合闸。当KM1合闸时为工频运行，KM2、3合闸时为变频运行。这种自动旁路一次系统方案解决了手动旁路变频切换工频需要切换时间的问题。在变频器发生严重故障时可以在2～3秒内切换至工频运行，可以说这是自动旁路一次系统的唯一优点。

虽然自动旁路可以自动切换，但随之而来有两种情况需要重点考虑，一是变频器的故障并非变频器本身引起的，而是电机或负载故障引起的，这时再次自动切换到工频，将会合闸到故障线路，可能使故障扩大，会造成更大的损失；二是当变频运行在低速情况下的自动旁路切换到工频，电机转速突增，会使工艺参数阶越变化，如压力、风量、风速等是否影响工艺线路，是否允许，作为工程技术人员在设计时需要了解。

自动旁路的缺点是价格较高，接线复杂。

以上手动旁路和自动旁路的一次系统均为典型设计，在典型设计基础上根据使用情况可以有一些变化，不再累述。

3 结论

一次系统方案选用手动旁路还是自动旁路主要取决于负荷的类型。允许断电时间长的，可以选用手动旁路。允许断路时间不得大于十几秒的设备，则选择自动旁路，例如风机系统。

根据笔者经验，以及为各大品牌高压变频器配套旁路柜情况来看，绝大多数用户选用手动旁路，如供热、电力行业用户等。如无特殊要求，应优先选择手动旁路方案。参考文献：

[1]庄培,邵丽国.变频电源电气故障分析方法[J].中国设备工程,

2019(9):88.[2]杨显波.变频电源供电电动机的技术分析[J].电子技术与软件工

程,2018(15):56.[3]王恩军,杜峰,田浚强,等.4.8MW高压变频电源在伊朗水泵测试

台中的应用[J].变频器世界,2016(12):5.[4]华磊.基于FPGA的变频电源系统设计[J].仪器仪表与分析监测,

2017(3):8.

（收稿日期：2019-8-15）

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