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        淺談煉化企業(yè)抗晃電措施

        2019-10-09 11:44:25婁春剛楊維東梁樂
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2019年1期

        婁春剛 楊維東 梁樂

        摘 要:電網(wǎng)電壓波動會對煉化企業(yè)造成很大的影響,為了確保電網(wǎng)晃電時(shí)電動機(jī)不跳閘,落實(shí)抗晃電措施勢在必行。該文針對煉化企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)及供電系統(tǒng)發(fā)生“晃電”時(shí)所造成的影響,分析了解決“晃電”的原因并提出了各種應(yīng)對措施,對解決同類問題起到舉一反三的作用。該文就煉化企業(yè)的特點(diǎn)和抗晃電的各種原理提出了幾種辦法,達(dá)到工廠平穩(wěn)生產(chǎn)的目的。

        關(guān)鍵詞:電網(wǎng)波動;晃電;UPS

        中圖分類號:TM712? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        1 背景

        “晃電”指的是電網(wǎng)因雷擊、對地短路、重合閘、設(shè)備啟動、發(fā)電廠故障及其他原因造成的在幾秒甚至幾毫秒內(nèi)電網(wǎng)電壓短時(shí)失壓、電網(wǎng)電壓短時(shí)大幅度波動、高低壓電動機(jī)保護(hù)跳閘等事件。對于連續(xù)型生產(chǎn)企業(yè),尤其是石化企業(yè),重要設(shè)備往往與整個(gè)工藝生產(chǎn)流程是連鎖的,因晃電而造成非計(jì)劃停機(jī),造成設(shè)備停運(yùn)或空轉(zhuǎn)、工藝流程中斷,甚至造成整套裝置停工,全廠非計(jì)劃停工,進(jìn)而導(dǎo)致輕者幾十萬、上千萬的經(jīng)濟(jì)損失,重者還會引起火災(zāi)、爆炸乃至人身安全。

        2 晃電跳閘原因

        工業(yè)上廣泛應(yīng)用交流接觸器進(jìn)行控制低壓電動機(jī)。根據(jù)電磁式交流接觸器的工作原理,當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)波動時(shí),會造成電磁或交流接觸器工作線圈電壓降低甚至短時(shí)斷電,導(dǎo)致靠線圈電流保持吸合的動、靜鐵芯吸力小于釋放彈簧的彈力,使接觸器釋放引起跳閘停機(jī)事故。根據(jù)國際IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,電磁式接觸器的動作電壓不低于額定電壓的80 %,方可稱為臨界可靠吸合電壓;電磁式接觸器的釋放電壓為額定工作電壓的20 %~70 %,電磁式交流接觸器一般都在標(biāo)稱電壓的50 %釋放,這就是晃電導(dǎo)致電磁式交流接觸器不受控制而自然跳閘停機(jī)的原因。

        3 解決措施

        3.1 加裝抗晃電模塊

        3.1.1 解決的問題

        對于因晃電使電機(jī)停運(yùn)可能造成工藝流程中斷,甚至非計(jì)劃停工,我們要對重要的電機(jī)回路采取必要的抗晃電措施。

        在實(shí)際運(yùn)行的過程中,帶變頻器的電機(jī)配電回路對晃電更加敏感,瞬時(shí)晃電往往能造成停機(jī),所以也要對帶變頻器的電機(jī)配電回路加裝抗晃電模塊。

        由交流電機(jī)的運(yùn)行特性可知, 短時(shí)間斷電對電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響有限,電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后,立即恢復(fù)電機(jī)運(yùn)行是完全有可能的,而且啟動的沖擊電流較?。ń咏~定電流),從而保證了重要動力負(fù)荷運(yùn)行的安全性和連續(xù)性。

        3.1.2 工作原理

        (1)BKP系列新型抗晃電模塊采用旁路工作模式。

        (2)安裝在低壓電機(jī)的控制回路中,取系統(tǒng)母線電源作為模塊電源,起到向模塊浮充和芯片采集電壓波動的作用。

        (3)系統(tǒng)電源正常時(shí)BKP處于監(jiān)控狀態(tài)。系統(tǒng)電源發(fā)生晃電時(shí)BKP可在極短的時(shí)間內(nèi)從系統(tǒng)電源切換至BKP供電。

        (4)在保證接觸器抗晃電特性的同時(shí)減少了模塊運(yùn)行時(shí)間,設(shè)置了故障退出機(jī)制,保證了供電回路的可靠性。

        對于普通電機(jī)回路,在每個(gè)回路加裝一個(gè)JB型“接觸器保持型”抗晃電模塊,為接觸器提供抗晃電保護(hù)。

        對于軟起電機(jī)回路,在每個(gè)回路加裝2個(gè)“接觸器保持型”抗晃電模塊,為2臺接觸器提供抗晃電保護(hù)。

        對于變頻電機(jī)回路,如原回路為雙接觸器切換型,在回路內(nèi)加裝1個(gè)“變頻器復(fù)位型”抗晃電模塊及1個(gè)“接觸器保持型”抗晃電模塊;如原回路為三接觸器一繼電器或四接觸器一繼電器型,則在回路內(nèi)加裝1個(gè)“變頻器復(fù)位型”抗晃電模塊及2個(gè)“接觸器保持型”抗晃電模塊。另外,還有部分變頻回路是變頻故障自動轉(zhuǎn)工頻工作方式,當(dāng)晃電發(fā)生時(shí),變頻器由于自身的保護(hù)功能而切換至工頻回路,當(dāng)電壓恢復(fù)時(shí),工頻回路能自動再起動,因此對該類型回路不配置抗晃電模塊。

        3.1.3 技術(shù)改造內(nèi)容

        低壓電機(jī)供電回路中交流接觸器在電壓降至60 %時(shí)會發(fā)生抖動,50 %時(shí)發(fā)生脫扣,當(dāng)晃電深度達(dá)到這一閥值時(shí)會引起接觸器非正常脫扣。大量交流接觸器在晃電時(shí)自動脫扣會造成生產(chǎn)工藝的整體崩潰,對生產(chǎn)連續(xù)性造成直接破壞,經(jīng)濟(jì)損失巨大。

        該項(xiàng)目共有352個(gè)低壓電氣回路安裝了抗晃電模塊。

        2016年1月24日的晃電導(dǎo)致110臺電機(jī)停機(jī),隨后上馬抗晃電項(xiàng)目。該項(xiàng)目效果顯著,偶爾有停機(jī)數(shù)多的時(shí)候,經(jīng)過檢查多是沒有安裝抗晃電模塊的回路。

        3.2 采用UPS抗晃電技術(shù)

        UPS不間斷電源由整流器、逆變器、旁路開關(guān)和蓄電池組等部分組成。一般情況下,主電源和旁路電源是兩路來之不同系統(tǒng)的電源,再加上蓄電池的電,相當(dāng)于有三路電源保證系統(tǒng)的供電安全。在實(shí)際應(yīng)用上有以下3種形式。

        (1)煉化企業(yè)大量采用高精端的儀表和DCS系統(tǒng),這些設(shè)備和系統(tǒng)對電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求很高。為此企業(yè)采用大容量的UPS系統(tǒng)供電,來避免因晃電導(dǎo)致的儀表設(shè)備失靈引起的生產(chǎn)事故。

        (2)有的高壓電機(jī)或高壓變頻器控制回路對于電壓的要求較高,在控制回路安裝一臺小型的UPS,以達(dá)到在系統(tǒng)晃電的情況下穩(wěn)定控制回路電壓的目的,從而確保高壓電機(jī)不跳閘。

        (3)由于UPS供電穩(wěn)定,還可以為重要機(jī)組的勵磁設(shè)備、通信系統(tǒng)供電,甚至可以直接給小功率的關(guān)鍵機(jī)泵供電。

        3.3 更換抗晃電交流接觸器

        抗晃交流電接觸器是一個(gè)雙線圈結(jié)構(gòu),相對于傳統(tǒng)交流接觸器多了一個(gè)儲能裝置,在正常狀態(tài)下,控制模塊處于儲能狀態(tài),接觸器的啟動和停止與常規(guī)接觸器一樣,當(dāng)有“晃電”發(fā)生使電壓降到接觸器的維持電壓以下時(shí),控制模塊以儲能釋放的形式保持接觸器繼續(xù)吸合。當(dāng)電源恢復(fù)正常后,控制模塊又轉(zhuǎn)回儲能狀態(tài)。

        由于控制模塊使用了特先進(jìn)的電源轉(zhuǎn)換裝置,使得抗晃電接觸器的體積和安裝結(jié)構(gòu)保持了原有的特性,而且還有不依賴輔助工作電源和輔助機(jī)械裝置,體積小,可靠性高的特點(diǎn)。

        3.4 優(yōu)化系統(tǒng)快切和電動機(jī)繼電保護(hù)參數(shù)

        快切裝置能同時(shí)發(fā)出分合閘命令,使兩段電源能短時(shí)間能進(jìn)行切換,幾乎實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的不間斷供電。因此現(xiàn)在很多煉化企業(yè)用快切裝置取代備自投裝置。由于上下級變電所繼電保護(hù)要相互配合,我公司在35 kV變電站和6 kV變電所母聯(lián)柜上均裝設(shè)了快速切換裝置,晃電時(shí)上級變電所通常能快速成功切換,下級裝置變電所母聯(lián)快切時(shí)間適當(dāng)延長,能避免在上級所已成功切換的情況下,下級所提前切換或繼續(xù)切換事故。

        繼電保護(hù)裝置可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)?shù)貎?yōu)化定值參數(shù),比如延時(shí)跳閘、開啟再啟動功能等。

        3.5 加強(qiáng)抗晃電的管理措施

        除了上述的技術(shù)措施,我們還應(yīng)該加強(qiáng)這方面的管理措施。比如完善各種規(guī)章制度、操作方法、編制應(yīng)急預(yù)案、組織應(yīng)急演練和加強(qiáng)培訓(xùn)等。

        4 結(jié)語

        根據(jù)不同的抗晃電原理還制定了很多抗晃電措施,例如關(guān)鍵機(jī)泵的軟啟動控制回路,應(yīng)急燈的EPS系統(tǒng)等。根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要,選用適合的抗晃電技術(shù)措施,來避免裝置停機(jī)甚至停工造成的安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。

        參考文獻(xiàn)

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