陳 琳 嚴金云

（南京化工職業(yè)技術學院，南京 210048）

“晃電”指的是電網(wǎng)因雷擊、對地短路、重合閘、設備起動、發(fā)電廠故障及其他原因造成電網(wǎng)電壓短時失壓、電網(wǎng)電壓短時大幅度波動、短時斷電數(shù)秒等的電能質(zhì)量事件。對于連續(xù)型生產(chǎn)企業(yè)，重要設備往往和整個工藝生產(chǎn)流程是連鎖的，因晃電而造成非計劃停機會使整個生產(chǎn)線癱瘓，進而導致非常大的經(jīng)濟損失，有時還會對操作人員的人生安全造成威脅。

1 晃電的影響

1.1 晃電對變配電所的影響

廠用變配電所的進線柜一般配有低電壓保護，晃電引起的電網(wǎng)電壓波動會造成變配電所進線開關柜欠壓，低電壓整定值設定過高的情況下，低電壓保護誤動作，母線失電造成該母線上所有設備停電。

1.2 晃電對變頻器的影響

變頻器由整流器和逆變器兩部分組成，一般的變頻器都具有過壓、失壓以及瞬間停電的保護功能。當變頻器的逆變器件為GTR時，一旦失壓（指電壓下降到額定電壓的70%。西門子變頻器IVIDV系列為76%）或停電，控制電路將停止向驅(qū)動電路輸出信號，使驅(qū)動電路和GTR全部停止工作，電動機將處于自由制動狀態(tài)。逆變器件為 IGBT時，在失壓或停電后，將允許變頻器繼續(xù)工作一個短時間 td（15ms或主電路的直流電壓下降到原值的 85%所需的時間）。若失壓或停電時間to＜td，變頻器將平穩(wěn)過渡運行；若失壓或停電時間 to＞td，變頻器自我保護停止運行。一般 td取 15～25ms，只要晃電較為強烈，都有可能使變頻器調(diào)速的電動機停止運行。

1.3 晃電對交流接觸器的影響

交流接觸器在公司低壓電動機控制系統(tǒng)中應用非常廣泛，占了相當大的比例。由于工作原理的特點，當電網(wǎng)出現(xiàn)晃電時，會造成其操作線圈短時斷電或電壓過低，導致線圈對鐵心的吸力小于釋放彈簧的彈力，接觸器釋放或者工作在臨界彈跳區(qū)，而在特定的工作環(huán)境下（如石化等連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)），這些情況都是不允許的。

1.4 晃電對計算機控制系統(tǒng)的影響

對于控制系統(tǒng)來說，晃電的危害也將是不可想象的?；坞姇箍刂朴嬎銠C停止工作，重新恢復供電之后，計算機重啟使所有的控制設定值變?yōu)槌跏贾担瑥亩鴷l(fā)重大事故的發(fā)生。

2 抗晃電措施及其應用

根據(jù)公司生產(chǎn)裝置生產(chǎn)連續(xù)性和產(chǎn)品物料不同，我們采用不同的方法解決抗晃電問題。

2.1 UPS抗晃電系統(tǒng)

廠內(nèi)的重要控制系統(tǒng)如DCS，PLC等工作電源（如廠內(nèi)氯氣風機電源、動力部磷肥區(qū)和氮肥區(qū)的兩座空壓站輔機電源及控制和PLC電源等）由UPS電源接入，可實現(xiàn)晃電治理的目的。

UPS電源系統(tǒng)主要分兩大部分，主機和儲能電池。石化企業(yè)生產(chǎn)線因生產(chǎn)需要不允許斷電，UPS電源系統(tǒng)在檢測到電網(wǎng)電壓發(fā)生晃電后，可自行起動供電對一些不能停電的設備非常好，能很好的起到應急電源的作用，在突發(fā)事故下，能讓操作人員有足夠的時間處理事故。在線式UPS工作原理框圖如圖1所示。

在電網(wǎng)電壓工作正常時，給負載供電，同時給儲能電池充電；當市電欠壓或突然掉電時，UPS電源開始工作，由儲能電池工給負載所需電源，維持正常的生產(chǎn)，從電網(wǎng)供電到電池供電沒有切換時間；當由于生產(chǎn)需要，負載嚴重過載時，由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負載供電，并在負載正常時自動返回。

圖1 在線式UPS工作原理框圖

系統(tǒng)發(fā)生晃電時，接觸器的線圈能夠依靠UPS提供的可靠電源正常工作，保持主觸頭的吸合，避免了電機停機甩負荷事故。另外，當配電柜的主母線失電超過一定的時間后，系統(tǒng)則根據(jù)二次控制部分設定斷開輸出，避免電壓回復后事故的發(fā)生。其控制接線圖如圖2所示。

圖2 UPS防晃電系統(tǒng)控制接線圖

閉合QF1，UPS得電，按下起動按鈕SB2，接觸器KM吸合，控制母線得電，控制電源母線處于UPS供電模式。當發(fā)生允許時間范圍內(nèi)的晃電時，UPS內(nèi)部電池與逆變狀態(tài)切換，控制母線的電壓保持不變，接觸器不斷開。KT是一失電延時繼電器，當電源電壓正常時，它的失電延時觸點閉合，接觸器KM線圈帶電，控制電源母線帶電后為各控制回路正常供電。但當電源的電壓下跌超過設定的時間或進線開關斷開時，時間繼電器 KT的失電延時觸頭斷開，KM 失電斷開，控制電源母線失電，避免了主母線不帶電而控制回路帶電，引起電源恢復后的電動機再起動。

南化公司主要對氯堿部離子膜事故氯氣風機、動力部磷肥區(qū)和氮肥區(qū)的兩座空壓站輔機、動力部冷凍鹽水站2臺1000KW淡水泵輔機、離子膜裝置整流室現(xiàn)場的5臺整流控制柜、動力部五循、六循高低壓配電所上快投裝置等部分進行了UPS抗晃電改造。

2.2 DC-BANK抗晃電系統(tǒng)

對于變頻器的抗晃電可以通過改變變頻器本身的設置來實現(xiàn)，取消變頻器低壓保護設置，設置快速重起動。缺點是關鍵電機的停止、重起會影響生產(chǎn)的連續(xù)性和造成次品增加，另外低壓往往會表現(xiàn)為變頻器的過流保護，而取消過流保護會增加變頻器本身損壞隱患。因此，這種方式在連續(xù)性生產(chǎn)要求較高的石化企業(yè)很少使用。

除了UPS外，DC-BANK因其高效、可靠、可擴展性、高性價比及低故障率在抗晃電系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應用。特別是在用電質(zhì)量要求高的特殊負載場所，因為交流并機困難和切換時間無法解決，DC-BANK在這種場所充分發(fā)揮了優(yōu)勢，主要應用于變頻電機和PLC/DCS供電系統(tǒng)。

電網(wǎng)正常時工作模式變頻器由交流母線供電，DC-BANK系統(tǒng)處于熱備用狀態(tài)，電池組由充電整流器充電。電網(wǎng)晃電或備自投切換時，電網(wǎng)電壓下降，造成變頻器直流母線電壓低于壓差控制器設定電壓時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成由DC-BANK向變頻器的直流母線供電，變頻器工作保持正常，其工作模式如圖3所示。

圖3 DC-BANK抗晃電系統(tǒng)工作模式

對南化公司動力廠鍋爐進行DC-BANK抗晃電改造，其具體的單臺控制邏輯圖如圖4所示。可以發(fā)現(xiàn)，DC-BANK抗晃電系統(tǒng)只需變頻器提供運行狀態(tài)信號，對變頻器控制方式和性能無任何改變。

2.3 交流接觸器抗晃電技術

交流接觸器在低壓電動機控制系統(tǒng)中應用非常廣泛，常用電機控制電路如圖5所示，產(chǎn)生晃電故障而導致電壓下降到接觸器最低吸合電壓時，接觸器均會斷開，電動機停轉(zhuǎn)。本文不同的角度給出了交流接觸器的抗晃電改造方案。

圖4 抗晃電系統(tǒng)單臺控制邏輯圖

圖5 常用電機控制電路（改造前）

1）抗晃電交流接觸器

晃電出現(xiàn)時,接觸器不要立即釋放,也不要工作在臨界彈跳區(qū),這就要接觸器能夠避開這些情況的出現(xiàn)，具有延時釋放/避開彈跳區(qū)的接觸器被稱為抗晃電接觸器。其控制線路安裝接線如圖5所示。

圖6 抗晃電接觸器安裝接線圖

抗晃電接觸器能夠?qū)崿F(xiàn)“晃電”保護功能，當晃電發(fā)生使電源電壓跌落到接觸器維持電壓以下時，接觸器主觸頭延時釋放，確?！盎坞姟遍g接觸器不脫扣。交流接觸器KM和按鈕SB1直接相連的導線不能缺少，否則抗晃電接觸器不能區(qū)分斷電指令和晃電影響。

氯堿部離子膜裝置、橡膠化學品部設備的接觸器都采用ABB系統(tǒng)接觸器，而ABB系列接觸器的線圈電阻值不在要求范圍內(nèi)，故擬將接觸器更換為FS系統(tǒng)防晃電交流接觸器，并配套整改熱繼電器。

2）原有的交流接觸器上增加延時模塊

氯堿部氯化苯裝置、硝基氯苯裝置的設備采用施耐德接觸器，在接觸器上直接加裝 FS-MD/220V延時模塊來實現(xiàn)其抗晃電功能。其具體的控制電路如圖7所示。

圖7 加裝FS-MD延時模塊的交流接觸器控制電路

3）再起動技術

對于苯化工部采用真空接觸器的設備，加裝FS-ZD/220V再起動模塊，起動控制線路。采用FS-ZD自起動控制器的起動控制線路如圖8所示。

圖8 用FS-ZD自起動控制器的起動控制線路

3 結(jié)論

本文在簡單介紹了“晃電”現(xiàn)象及其對石化企業(yè)設備及系統(tǒng)造成的影響，由于公司生產(chǎn)裝置生產(chǎn)連續(xù)性和產(chǎn)品物料不同，我們采用不同的方法解決抗晃電問題，給出了具體的改造方案和改造范圍，解決了重要機組、泵組的“晃電”跳機問題，采用上述措施之后，本廠的供用電系統(tǒng)的抗晃電能力明顯增強，有效地防止了多起晃電事故，最大程度的滿足了連續(xù)性生產(chǎn)作業(yè)的需求。

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