欒赟鋒
摘要:首先簡要闡述了“晃電”的基本概念和成因。隨后以煉化裝置不同類型的電動機為主,分析了抗“晃電”工作所采取的技術(shù)措施,對今后各煉化裝置的抗“晃電”工作有著良好的借鑒意義。
關(guān)鍵詞:晃電;電壓暫降;電壓短時中斷;用電側(cè);電源側(cè)
1 “晃電”概念與成因
1.1? ? “晃電”概念
通常人們將對生產(chǎn)、生活造成一定影響的電壓暫降、電壓短時中斷俗稱為“晃電”。在IEEE標(biāo)準(zhǔn)及國標(biāo)《電能質(zhì)量電壓暫降與短時中斷》(GB/T 30137—2013)中,對電壓暫降和電壓短時中斷有著相應(yīng)的定義:
(1)電壓暫降(voltage dip):電力系統(tǒng)中某點工頻電壓方均根值突然降低至0.1~0.9 pu,并在短暫持續(xù)10 ms~1 min后恢復(fù)正常的現(xiàn)象[1],如圖1所示。
(2)電壓短時中斷(short interruption):一相或多相電壓瞬時降低到0.1 pu以下,且持續(xù)時間為10 ms~1 min的現(xiàn)象[1],如圖2所示。
1.2? ? “晃電”成因
“晃電”的主要內(nèi)涵——電壓暫降、電壓短時中斷,其原因大致總結(jié)如下:
(1)設(shè)備原因,如:雷電及自然災(zāi)害等引起的電氣設(shè)備故障;日常運行的電氣設(shè)備發(fā)生故障;繼電保護、自動裝置以及電氣設(shè)備誤動作。
(2)操作原因,如:誤操作;大型電氣設(shè)備啟動;大型變壓器投入。
(3)電力系統(tǒng)原因,如:供配電系統(tǒng)故障切除、備用電源的切換等過渡過程中,都伴隨著電壓暫降、電壓短時中斷。
不論何種原因,“晃電”都是以意外情況為誘因,以設(shè)備異常工況為表現(xiàn),最終傳遞到用電側(cè)(用戶)。
2 抗“晃電”的基本措施
2.1? ? 用電側(cè)的措施
煉化企業(yè)生產(chǎn)裝置最為主要的用電設(shè)備是電動機,電動機回路的抗“晃電”措施與策略如下:
2.1.1? ? 分級管理
在較大故障引起的“晃電”中,供配電系統(tǒng)擾動大,必須結(jié)合生產(chǎn)實際,對各類電動機進行重要性分級:較高等級的,應(yīng)采取必要措施,保證其在“晃電”中有較強的抗擾動性;較低等級的,要做好應(yīng)急預(yù)案和演練,當(dāng)“晃電”發(fā)生時,按預(yù)案執(zhí)行相關(guān)操作。
2.1.2? ? 低壓電動機
低壓電動機在不同控制方式下的抗“晃電”主要措施如下:
2.1.2.1? ? 變頻器控制
目前各主流變頻器產(chǎn)品均自帶電動機保護功能,具有一定抗“晃電”能力,主要措施如下:
(1)簡化外部電路。
利用變頻器的自定義端子,精簡變頻器外電路,通過變頻器自身實現(xiàn)對電動機的運行控制,變頻器的接線配置如圖3所示。
(2)采用“三線制”控制方式。
如圖3所示,將變頻器的多功能自定義端子(圖中HLD端)設(shè)置為自鎖功能。按下常開按鈕ST,變頻器控制電動機啟動,電動機繼續(xù)保持運行狀態(tài);按下常閉按鈕STP,自鎖解除,變頻器控制電動機停機。
(3)變頻器其他參數(shù)的配置。
調(diào)整繼電保護參數(shù)設(shè)置,配置失電再啟動功能和故障自復(fù)位功能。
(4)根據(jù)機泵所帶負(fù)載特性,調(diào)整電動機再啟動的延時與啟動方式。
2.1.2.2? ? 微機綜??刂?/p>
主流微機綜保均配置了失電再啟動功能。在“晃電”中之所以無法按預(yù)期實現(xiàn)再啟動,是因為綜保在“晃電”中因低電壓停機。所以,應(yīng)選擇寬工作電壓范圍(AC/DC85~256 V),且在失電情況下可持續(xù)工作至少2~5 s的設(shè)備。
2.1.2.3? ? 接觸器-熱繼電器控制
對確需實現(xiàn)“晃電”再啟動的電動機,建議擇機進行回路改造,使用微機綜??刂疲吹?.1.2.2節(jié)所述內(nèi)容進行設(shè)備選型。
2.1.2.4? ? 大機組油泵電機
若大機組潤滑油泵在“晃電”跳停后無法自起,或者備用油泵未能啟動,再或備泵啟動后建立油壓過慢,都會引起機組潤滑油壓力低低聯(lián)鎖停機。對此,建議措施如下:
(1)配置油泵電聯(lián)鎖:互為備用的油泵,將接觸器常閉輔助觸點引至對側(cè)油泵開機回路,當(dāng)在運泵停機后,常閉觸點閉合,則可實現(xiàn)備泵立即啟動。
(2)適當(dāng)調(diào)整工藝聯(lián)鎖值:
1)適當(dāng)調(diào)高機組潤滑油壓力低聯(lián)鎖值,盡早啟動備用油泵。
2)適當(dāng)降低機組潤滑油壓力低低聯(lián)鎖值,延緩機組跳停時間。
3)在潤滑油壓力低低聯(lián)鎖中增加延時(1~3 s),為油泵建立油壓留有緩沖時間。
(3)改進潤滑油系統(tǒng),如:配置高位油罐、增加蓄能器等,提高潤滑油系統(tǒng)的抗擾動能力。
2.1.2.5? ? 電動機啟動方式選擇
電動機直接啟動會引起母線電壓下降,須進行必要的校驗。6(10) kV/0.4 kV變壓器允許全壓啟動籠型電動機的最大功率如表1所示。
若電動機功率超過功率限制,可考慮改用高壓電動機或配置軟啟動設(shè)備。
2.1.3? ? 高壓電動機
高壓電動機一般是較重要的機泵,一般不希望其在“晃電”期間跳停,但也要根據(jù)實際情況做出取舍。
2.1.3.1? ? 低電壓保護
為了防止大量電動機同時啟動拉低系統(tǒng)電壓,需要結(jié)合實際,舍棄部分電動機,主要措施:配置低電壓保護,在嚴(yán)重“晃電”時主動停機,以保證更重要的電動機運行。低電壓保護配置方式可見《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》(GB/T 50062—2008)第9.0.5條。
2.1.3.2? ? 啟動方式與壓降
電動機啟動時,母線電壓應(yīng)符合下列要求[3]:
(1)一般情況下,電動機頻繁啟動時不應(yīng)低于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的90%;電動機不頻繁啟動時,不宜低于標(biāo)稱電壓的85%。
(2)配電母線上未接照明負(fù)荷或其他對電壓下降敏感的負(fù)荷,且電動機不頻繁啟動時,不應(yīng)低于標(biāo)稱電壓的80%。
(3)配電母線上未接其他用電設(shè)備時,可根據(jù)保證電動機啟動轉(zhuǎn)矩的條件決定。
電動機啟動時,機端和母線的電壓相對值計算式如下[3]:
母線電壓相對值:ustm=(1)
機端電壓相對值:ustM=ustm (2)
式中:Skm為母線短路容量(MVA);Qfh為預(yù)接負(fù)荷的無功功率(Mvar);SstM為電動機額定啟動容量(MVA);Sst為啟動回路的額定輸入容量(MVA)。
通常大量電動機同時啟動是導(dǎo)致系統(tǒng)電壓降低的主要原因,所以應(yīng)加強對高壓電動機的運行管理:
(1)大功率高壓電動機啟動前,必須與電力調(diào)度人員確認(rèn)。
(2)非特殊情況,禁止短時間內(nèi)多次啟動高壓電動機。
2.2? ? 電源側(cè)的措施
2.2.1? ? 并列與分列
對生產(chǎn)裝置而言,電源是上級變電站;對整個企業(yè)而言,電源是外電網(wǎng)。電源運行方式主要分為并列和分列兩種,如圖4所示,電壓暫降、短時中斷示意圖如圖5所示。
當(dāng)電源發(fā)生故障時,并列運行方式的“晃電”主要以電壓暫降形式為主,但是非故障段母線電壓也會受到影響;分列運行方式下,“晃電”通常伴隨電壓短時中斷,但是僅會影響到故障段。生產(chǎn)裝置應(yīng)根據(jù)自身實際情況進行配置取舍。
2.2.2? ? 光纖差動與快切
為盡可能快切除故障,建議在電源進線處配置光纖差動與快切裝置。目前的快切動作時間如表2所示。
光纖差動完成裝置電源切換時間為150~240 ms。如裝置高壓側(cè)保護配置合理,可有效避免用電負(fù)荷跳停。
在快切裝置完成電源切換期間,由于裝置變壓器阻抗的存在,也可短時維持低壓側(cè)系統(tǒng)電壓,從而保持低壓用電負(fù)荷的接觸器不釋放。
3 結(jié)語
為了做好抗“晃電”工作,煉化企業(yè)要做好企業(yè)電網(wǎng)建設(shè)工作,要選取可靠的外電網(wǎng)電源,優(yōu)化企業(yè)電網(wǎng)的配置。在各生產(chǎn)裝置的抗“晃電”工作中,煉化企業(yè)需要工藝、儀表、運行等多專業(yè)配合,并在此基礎(chǔ)上完善用電設(shè)備抗“晃電”的硬件和軟件配置。
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