摘要：本文针对惠南庄泵站机组运行过程中出现的站用低压电源停电导致的变频器停机故障，通过分析提出改造变频器辅助动力电源思路，并比较三种技术方案，选择更换双电源切换开关实施改造，达到了预期效果。

    1 惠南庄泵站基本情况
    1.1工程概况
    惠南庄泵站是一座大型加压泵站，水泵机组于2015年7月投运。在泵站主厂房布置有8台水泵机组，设计为6台工作、2台备用，水泵单机功率为7 300kW，流量为10m3 /s，扬程为26.52～58. 20m。泵站设计流量为60m3 /s，年最大输水量为15.8亿m3，总装机容量为58. 4MWa每台水泵机组配备1台变频器，由10kV母线供电，可作变速调流运行。变频器选用ABB ACS6000型中压变频产品。
    1.2变频器辅助电源系统
    变频器驱动泵组交流电机运转，是泵站的核心设备。ACS6000型变频器为有源整流静止型中压变频器，整流逆变电路采用IGCT开关管实现交一直一交变换。ACS6000型变频器组成及原理如图1所示。

    水冷单元的作用是为变频器大功率元件（IGCT、二极管、电容器等）提供冷却水，将其产生的热量带给外部冷却水回路，并持续净化内部冷却水质。水冷单元的内部循环回路配备2台水泵，一工一备，单机功率为7. 5kW，电源由机组配电柜提供。泵站用电系统及机组配电柜接线如图2所示。

    泵站10kV与400V均为单母分段接线，8台机组配电柜对应8台机组，其中＃1-#4配电柜接I段低压母线，#5-#8配电柜接II段低压母线。按原设计，为保证变频器冷却系统电源的可靠性，其内部循环水泵动力电源为双回路接线：一路来自泵站110KV主电源系统，经GIS、主变、10kV母线、站用变、400V母线、机组配电柜供电，该路为主电源；另一路来自泵站单独引接的10kV# III电源（保安电源），该路为备用电源。两路进线在配电柜内通过双电源自动切换开关进行投切，当主电源失电时备用电源接通，以保证变频器辅助动力不失电。双电源切换开关选用施耐德WATSG D-160型产品，其接线原理如图3所示。

    2.故障过程
    故障发生前，泵站机组运行方式为左、右两段10kV母线各带2台水泵机组运行，全站共4台水泵机组运行，输水流量保持在40m3 /s左右。由于11段400V配电盘柜故障，需停电检修，因此机组配电柜进线由主电源切换至备用电源。检修开始后，拉开II段10kV站用电出线断路器，导致正在运行的＃6、＃7主水泵机组突然故障停机，泵站输水流量下降到20m3 /s。经紧急检查处置，#6.＃7机组在较短时间内再次启动，恢复正常运行，未对泵站输水造成实质性影响。

    3 故障分析
    3.1事件记录
    机组恢复运行后，立即进行现场设备检查，并调取监控系统事件记录。相关事件时序见表1。

    3.2冷却水泵允许中断供电时间
    为确保变频器内部大功率开关元件的安全，在变频器运行期间必须对其内部大功率元件进行不间断散热，即变频器内部循环水泵需连续运转。一旦循环水系统故障停运，变频器将在一定时间（0.5s）后报警并强制停机。
    3.3故障原因
    由记录可知，拉开＃2站用变10kV进线开关154ms后，#7机组配电柜断电；3 958ms后，双电源切换开关动作，由备用的400V # Ill电源供电，#7机组配电柜电源恢复，但此时机组配电柜断电时间已远超变频器允许的断电时限（0. 5s），因此变频器停机。经过判断、发令、通信等过程，2 373ms后，上位机收到变频器故障停机消息；8 594ms后，400V母联开关动作，II段母线带电，双电源切换开关再次动作，切回主电源供电，切换时间为1 600ms。
    原配电柜切换开关为WATSGI-160型，是三位置开关（电源1、零位、电源2）。由于该型号切换开关最小切换时间为1. 5s，超过变频器允许的断电时限，因此不能保证变频器稳定工作。
    综上分析可知，为变频器内部循环水泵供电的机组辅助动力配电柜必须保证有非常高的供电可靠性，当一路失电后，其电源切换应具备快速性，切换时间（切换到备用电源以及切回主电源两种方向，包括判断、下令和动作时间在内）必须小于0.5s，否则水泵机组将故障停机。

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