浅析抗晃电技术在化工企业的应用

浅析抗晃电技术在化工企业的应用

王鑫铎

中国石油四川石化公司 成都四川 611930

摘要：在我国经济实力逐渐壮大，科学技术不断创新的今天，各项行业在工作生产当中都离不开对电力的需求，企业数量逐年增加，供电负担越来越重，电网覆盖范围广，用户性质复杂，受自然因素、设备因素、人为因素等影响，引发晃电现象。

关键词：抗晃电技术；化工企业；应用

引言

我们通常情况下所阐述的所谓的“晃电”指的是电网因雷击、对地短路、发电厂故障及其他外部、内部原因造成电网短时间故障、电网电压短时大幅度波动、甚至短时断电数秒种的现象（多数晃电一般不足1秒）。供电系统“晃电”往往会造成接触器低电压跳开、电动机或电气设备停车，进而发生导致装置停车或局部停车，给生产造成巨大的损失。

1电网晃电带来的危害分析

当电网出现晃电现象，能使正常的电压值在一瞬间降得很低。对于通过控制接触器起停的电气设备，其控制回路电源一般由自身一次回路A相，晃电瞬间A相电压低于接触器线圈的吸合电压(交流接触器线圈工作电压达到额定电压的80%时，接触器能正常吸合;线圈工作电压低于额定电压70%时，接触器开始出现抖动、吸合不稳;线圈工作电压低于额定电压40%—50%且持续时间在30-50ms时，接触器完全释放)，接触器释放，造成主回路断开，电气设备停运;对于通过继电器+变频器控制起停的电气设备，晃电瞬间电压的波动，会造成继电器释放、变频器直流过压，电气设备停运。部分关键电气设备瞬间停运，又会导致大机组、甚至会导致整个生产装置联锁停机，最终导致连续生产过程被迫中断，生产装置被迫紧急停车。晃电虽然持续时间很短，仅仅数秒钟，但是对于连续生产中要求大量设备在工艺流程上不允许电动机跳闸停机的企业而言，经济损失上千万不止，严重的还会发生爆炸、火灾乃至人员伤亡。

2抗晃电技术在化工企业的应用

2.1 UPS抗晃电系统

目前，UPS抗晃电系统是解决晃电比较好的一种技术，其电源系统主要分为主机和储能电池两大部分。晃电形成的非计划性断电会对石化企业继续生产造成极大的影响，但在晃电发生后，UPS电源系统可以在一定时间内保持接触器控制线圈的电压不发生变化，只要在一定时间内投入备用电源，电动机即可在正常状态下继续运行。在系统上增加时间继电器模块，可避免电网较长时间停电恢复时造成电动机误起动，以防止对操作人员造成人身伤害。（1）UPS电源在突然失电压或市电欠电压时开始工作，正常生产所需的电源由电池提供给负载。（2）当晃电发生在低压系统中时，仅依靠UPS电源系统即可保证接触器的线圈正常工作，防止电动机停机。（3）通过设定二次控制部分，系统将在配电柜主母线失电压一定的时间后断开输出，防止电压恢复后发生事故。（4）在负载过载严重时，供电则由电网电压经整流直接供给。（5）在正常工作时，为储能电池充电，同时给负载供电。DCS、PLC等厂内的重要控制系统工作电源接入UPS电源系统，可达到治理晃电的目的。

2.2使用TMP－300系列无扰动稳定控制装置

通过上述装置可以达到快速启动的目的，利用对备用电源的切换，能够解决由于外部电网发生波动而导致的停电事故。这种装置主要适合在具有很强的生产连续性的供电系统当中使用。一旦供电系统出现晃电，系统就会第一时间将供电回路断开，并使用备用电源，这样一来能够确保母线段供电不会发生终端，从而保证化工企业的生产活动可以安全、稳定运行。

2.3采用动态电压恢复器

动态电压恢复器（简称ＤＶＲ）是近年出现的装置，它串联于电源与负荷之间，当负荷电压正常时，ＤＶＲ被旁路，由系统提供电力。当发生电压暂降时，ＤＶＲ可以在毫秒级内对负荷电压进行有效补偿。ＤＶＲ由储能装置、电压型三相桥变流器、滤波电路及串联变压器４部分组成。ＤＶＲ为受控电压源，其输出电压为Ｕ２，供电线路电压为ＵＬ，当供电线路出现电压暂降时，为保证负荷的电压Ｕ１维持在正常水平，可控制输出电压Ｕ２，使之满足关系式：Ｕ１＝ＵＬ＋Ｕ２。当电压检测单元检测到供电线路负荷端电压发生暂降时，根据检测到的供电线路实际电压，由标准信号产生模块产生与电网电压同步的标准正弦信号，与实际线路电压进行比较后通过控制电路产生由补偿策略确定的补偿信号。由此得到需要补偿的电压给定信号，利用控制环节生成ＳＰＷＭ信号，通过驱动电路控制逆变器功率开关的通断。逆变器输出电压经ＬＣ滤波器滤除高次谐波后通过串联变压器注入电网，产生补偿电压Ｕ２，用于抵消供电线路电压的波动，从而确保负载侧电压的稳定，提高整个电网的电压质量。

2.4 DC-BANK抗晃电系统

DC-BANK抗晃电系统，即后备式UPS系统，是在充分考虑变频器自身特点后设计的，为了提高变频器的低电压跨越能力，在变频器直流侧加不间断直流电源，在工业控制上扩展性很大。在发生晃电时，能够保证变频器正常工作，但并不改变变频器的控制方式及性能，能够极大程度上提高其系统的安全可靠性，提高企业生产效益。DC-BANK系统在所有抗晃电系统中具有极高的性价比，因此也得到了广泛的应用。（1）当电网电压正常时，交流母线给变频器供电，同时充电整流器给电池组充电，DC-BANK系统处于热备用状态。（2）当发生晃电时，电网电压将下降，此时DC-BANK系统给变频器直流母线供电，以保持变频器正常工作。

2.5交流接触器抗晃电

根据现场实际情况，对交流接触器可以采取下列防晃电措施:(1)应用防晃电接触器，如永磁型交流接触器、电容储能式接触器，实现延时释放;采用机械锁扣式接触器，防止晃电时脱扣;(2)接触器控制电源采取UPS电源;(3)在交流回路增加时间继电器;(4)采用防晃电智能控制器;(5)采用电机保护控制器;(6)对于操作不是很频繁的重要机泵可以改为空气开关控制。近年来，公司陆续在主要化工生产装置重要机泵安装晃电再启动装置，当电压恢复到85%时，1s后电机自启动，均收到了较好的抗晃电效果。

2.6 PLC控制分批自启动

电动机顺序控制启动系统的核心是一套稳定可靠的PLC(可编程控制器)，在系统运行前，整个系统的控制逻辑是已输入至PLC的CPU模块的ＲAM存储区，PLC失电后程序和数据的记忆由一粒3．6 V的锂电池维持。该系统可对电动机在发生“晃电”恢复后，按照设定程序对被控电动机群分批次按排序实现连续自动快速二次启动。母线电压被电压变送器转换为直流信号，输入单元将直流信号转换为数字信号，最后送给CPU模块进行比较计算，判定电压是否异常。母线电压和电动机状态被控制单元采集完成后进行逻辑分析判断，接受操作指令，各电机启动命令顺序输出，执行单元接受控制单元指令，执行顺序启动电机指令。此系统维护操作可靠方便，主要应用在电动机负荷较集中的变电所，对于电动机负荷较分散的变电所，成本较高，根据分析，针对公司苯酐生产系统特点，不适用。

结语

总而言之，通过抗晃电技术的有效应用，能够最大程度上提升抗晃电效果，保证化工企业生产装置可以稳定的运行，降低对化工企业由于受到晃电影响而导致的不稳定以及安全、经济损失。总之，抗晃电技术对于化工企业电力电气设备来说非常重要，是确保设备稳定运行的重要保

障。

参考文献

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