錢想軍

摘要：長輸天然氣管道需要使用壓縮機(jī)組為天然氣增壓。本文對西氣東輸燃驅(qū)型壓縮機(jī)組由電壓波動造成的停機(jī)進(jìn)行了分析和研究，提出了解決方案，并對方案進(jìn)行了試點(diǎn)實(shí)施，取得了良好的效果，提高了燃驅(qū)壓縮機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：西氣東輸;壓縮機(jī)組;電壓波動

1引言

分布在新疆、甘肅地區(qū)的管道，多處于西部電網(wǎng)相對薄弱地區(qū)，部分輸油氣站場供電線路較長，自然環(huán)境惡劣致使各輸油氣站場電能質(zhì)量較差，對壓縮機(jī)連續(xù)生產(chǎn)造成很大的影響。

根據(jù)對部分站場電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，電源側(cè)電壓波動時間大部分在5s內(nèi)，電壓波動范圍在20%-90%Ue之間，圖1為其中一次電壓波動的波形圖。

下面就電網(wǎng)波動對不同類型的燃驅(qū)壓縮機(jī)組的影響進(jìn)行分析并提出了解決方案。

2電壓波動燃驅(qū)壓縮機(jī)組的影響

2.1電壓波動對GE燃驅(qū)機(jī)組的影響

某公司所轄西一線、西二線、西三線共有17座壓氣站采用的GE燃驅(qū)壓縮機(jī)組共計(jì)56臺。自投產(chǎn)以來多次出現(xiàn)因外電網(wǎng)電壓波動造成燃驅(qū)壓縮機(jī)組輔助設(shè)備故障而引起設(shè)備停機(jī)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)2016年1～10月份共發(fā)生電網(wǎng)波動造成的燃驅(qū)機(jī)組停機(jī)共計(jì)14次，嚴(yán)重影響了壓縮機(jī)組的正常運(yùn)行和生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定性。

當(dāng)供電系統(tǒng)中出現(xiàn)電壓波動時，壓縮機(jī)組輔助電氣設(shè)備GG箱體通風(fēng)電機(jī)、礦物油冷卻器電機(jī)和站場空壓機(jī)組保護(hù)停機(jī)，引起對應(yīng)工藝參數(shù)變化，導(dǎo)致壓縮機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)。電壓引起上述輔助電機(jī)停運(yùn)的主要原因有以下兩點(diǎn)：

（1）GE燃驅(qū)壓縮機(jī)組輔助電機(jī)控制回路采用的是接觸器控制，當(dāng)外電網(wǎng)電壓降到一定值時，控制電動機(jī)運(yùn)行的接觸器線圈就會自動釋放，斷開電機(jī)一次主回路電源，造成電機(jī)主回路斷電停運(yùn)。由于控制回路設(shè)計(jì)有故障自保持功能，電壓恢復(fù)后，必須手動復(fù)位才能再次啟動電機(jī)。

（2）箱體通風(fēng)電機(jī)和油冷器電機(jī)是由變頻器驅(qū)動，變頻器在未啟用電壓穿越功能時，當(dāng)電壓波動時，變頻器自動判斷為系統(tǒng)電源故障或直流母線欠壓故障，變頻器將啟動本身自動保護(hù)跳機(jī)，造成電機(jī)停運(yùn)。

2.2電壓波動西門子燃驅(qū)機(jī)組的影響

某公司所轄西一線、西二線、西三線共有12座壓氣站采用的西門子燃驅(qū)壓縮機(jī)組共計(jì)29臺。西門子燃驅(qū)壓縮機(jī)組沒有出現(xiàn)過由于電壓波動造成的壓縮機(jī)組停機(jī)的問題，通過對比GE和西門子箱體通風(fēng)電機(jī)控制回路可以發(fā)現(xiàn)，西門子所采用的控制回路比較簡單，而且未采用變頻器進(jìn)行驅(qū)動，當(dāng)發(fā)生短時電壓波動時電壓恢復(fù)后，無需手動復(fù)位，電機(jī)便可以啟動，所以短時電壓波動對其運(yùn)行無影響。

2.3針對GE燃驅(qū)機(jī)組電壓波動停機(jī)的解決方案

針對電壓波動時造成電機(jī)控制接觸器自動釋放的問題，采用不間斷電源代替上述相關(guān)電機(jī)控制電源，保證接觸器線圈在電壓波動時不會釋放。同時，增加一套0.4kV母線電壓監(jiān)控裝置，當(dāng)母線電壓低于75%時，啟動時間繼電器，如母線電壓波動在設(shè)定時間內(nèi)恢復(fù)，電機(jī)控制接觸器將不會釋放，電機(jī)運(yùn)行不受影響;如母線電壓波動時長超過設(shè)定時間，監(jiān)控裝置將切斷上述電機(jī)的控制電源，電機(jī)控制接觸器自動釋放斷開電源，保證電機(jī)的正常停機(jī)，防止長時間斷電后，突然來電造成電機(jī)無控制自啟動，造成人員及設(shè)備的損害，0.4kV母線電壓監(jiān)控裝置原理圖如圖2所示。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，空壓機(jī)、箱體通風(fēng)電機(jī)、油霧分離器、油冷風(fēng)機(jī)電機(jī)在燃驅(qū)機(jī)組正常運(yùn)行期間，電機(jī)負(fù)荷均保持在60%-70%額定負(fù)荷期間。根據(jù)Pe=Ue*Ie可知，在現(xiàn)場電機(jī)輸出軸功率不變情況，動力電源電壓下降到70%Ue之前，電機(jī)運(yùn)行電流不會超過其而額定電流（Ie）。因此，在保證其安全裕度情況下，將0.4kV母線電壓監(jiān)控裝置母線電壓檢測繼電器（kV）設(shè)定為75%Ue。根據(jù)現(xiàn)場的電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，將0.4kV母線電壓監(jiān)控裝置時間繼電器整定值設(shè)為5s，可以滿足躲避外電波動對電機(jī)連續(xù)運(yùn)行影響。

由于空壓機(jī)組采用交流接觸器和現(xiàn)場PLC控制，熱繼電進(jìn)行電機(jī)過負(fù)荷保護(hù)控制方式。當(dāng)采用不間斷電源代替交流接觸器線圈的控制電源后，在外電網(wǎng)出現(xiàn)電壓波動時電機(jī)控制接觸器線圈不會自動釋放，完全可以避免電機(jī)自動保護(hù)停機(jī)。當(dāng)出現(xiàn)電壓波動低于75%Ue時，電機(jī)將會出現(xiàn)過負(fù)荷現(xiàn)象，而電機(jī)采用的過負(fù)荷保護(hù)元器件--熱繼電器，其特性是過負(fù)荷倍數(shù)越小，允許運(yùn)行時間越長;反之過負(fù)荷倍數(shù)越大，允許運(yùn)行時間越短。根據(jù)熱繼電器制造標(biāo)準(zhǔn)，在1.05倍動作時間大于2小時，1.2倍動作時間大于20分鐘，1.5倍動作時間小于30分鐘，6倍動作時間大于5秒。因此在電壓波動低于75%Ue時，上述0.4kV母線電壓監(jiān)控裝置時間整定值可以保證電機(jī)在電壓壓波動時過負(fù)荷保護(hù)元件熱繼電器不會動作。

由于箱體通風(fēng)電機(jī)采用ABBACS800變頻器進(jìn)行驅(qū)動，需要啟用變頻器自帶的電網(wǎng)瞬時掉電保持運(yùn)行功能。如果電網(wǎng)電壓瞬間丟失或波動時，只要主回路接觸器保持閉合狀態(tài)，變頻器在電源恢復(fù)后，電機(jī)可立即投入運(yùn)行。采用不間斷電源替代接觸線圈交流電源后，當(dāng)電源波動時接觸器將不會斷開，實(shí)現(xiàn)變頻器主電源保持連續(xù)供電。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測，GE機(jī)組在運(yùn)行時箱體通風(fēng)壓差為0.25KPa以上，在箱體通風(fēng)電機(jī)停運(yùn)后，箱體壓差在7-8秒，降到0.15KPa以下。根據(jù)設(shè)備參數(shù)手冊及現(xiàn)場電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，可將變頻器控制參數(shù)21.01STARTFUNCTION項(xiàng)設(shè)置為AUTO，保持變頻器出廠設(shè)置時間5秒，就可以實(shí)現(xiàn)其電機(jī)在外電網(wǎng)波動時能跟蹤自啟動，保持電機(jī)連續(xù)運(yùn)行需求。

礦物油冷卻器電機(jī)采用的WEGCFW-11變頻器，需要啟用變頻器低電壓穿越功能。將變頻器內(nèi)部參數(shù)電壓斜坡控制參數(shù)（P331）和死時間控制參數(shù)（P332）進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)電源電壓低于欠電壓（65%Ue）跳閘門限值時，變頻器IGBT逆變模塊被禁用（電機(jī)上無電壓脈沖），變頻器不會欠電壓動作跳閘，直到電源電壓恢復(fù)。如電源電壓恢復(fù)的時間超過P332設(shè)定時間，變頻器將由E02保護(hù)動作跳閘;如電源電源能在P332設(shè)定時間內(nèi)恢復(fù)，變頻器將以電壓斜坡線方式自動啟動電機(jī)，保持電機(jī)連續(xù)運(yùn)行。根據(jù)設(shè)備參數(shù)手冊及電能質(zhì)量現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，可將變頻器內(nèi)部電壓斜坡控制參數(shù)P331設(shè)定為2s，死時間參數(shù)P332設(shè)定為2.5s，保證所驅(qū)動電機(jī)在5S內(nèi)自行啟動。

3結(jié)語

目前國內(nèi)外都出現(xiàn)了一些針對電網(wǎng)波動治理的新技術(shù)，如智能快速切換系統(tǒng)、動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）等，進(jìn)行電能質(zhì)量治理和電源切換，相關(guān)公司可從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益方面進(jìn)行研究和論證，從根本上解決電網(wǎng)波動造成的壓縮機(jī)組停機(jī)問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜齊榮.電能質(zhì)量治理技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].供用電.2014.2.21-26

[2]梁宇，譚寶成.企業(yè)供電電網(wǎng)波動下的保護(hù)方案研究[J].機(jī)械與電子，2016，（05）：58-61.