淺談煉化企業(yè)抗晃電措施

婁春剛 楊維東 梁樂(lè)

摘 要：電網(wǎng)電壓波動(dòng)會(huì)對(duì)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(dòng)機(jī)不跳閘，落實(shí)抗晃電措施勢(shì)在必行。該文針對(duì)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(duì)措施，對(duì)解決同類問(wèn)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(dòng);晃電;UPS

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

1 背景

“晃電”指的是電網(wǎng)因雷擊、對(duì)地短路、重合閘、設(shè)備啟動(dòng)、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(dòng)、高低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)跳閘等事件。對(duì)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(wàn)、上千萬(wàn)的經(jīng)濟(jì)損失，重者還會(huì)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(dòng)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(dòng)時(shí)，會(huì)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(dòng)、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(guó)際IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電磁式接觸器的動(dòng)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(wèn)題

對(duì)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(duì)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(guò)程中，帶變頻器的電機(jī)配電回路對(duì)晃電更加敏感，瞬時(shí)晃電往往能造成停機(jī)，所以也要對(duì)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(duì)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(dòng)的沖擊電流較?。ń咏~定電流），從而保證了重要?jiǎng)恿ω?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(dòng)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(duì)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(duì)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(tái)接觸器提供抗晃電保護(hù)。

對(duì)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(dòng)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(dòng)再起動(dòng)，因此對(duì)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(huì)發(fā)生抖動(dòng)，50 %時(shí)發(fā)生脫扣，當(dāng)晃電深度達(dá)到這一閥值時(shí)會(huì)引起接觸器非正常脫扣。大量交流接觸器在晃電時(shí)自動(dòng)脫扣會(huì)造成生產(chǎn)工藝的整體崩潰，對(duì)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(tái)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(guò)檢查多是沒(méi)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(kāi)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(lái)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(duì)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(lái)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(duì)于電壓的要求較高，在控制回路安裝一臺(tái)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(lì)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(duì)于傳統(tǒng)交流接觸器多了一個(gè)儲(chǔ)能裝置，在正常狀態(tài)下，控制模塊處于儲(chǔ)能狀態(tài)，接觸器的啟動(dòng)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(chǔ)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(chǔ)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(dòng)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(jí)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(jí)變電所通常能快速成功切換，下級(jí)裝置變電所母聯(lián)快切時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，能避免在上級(jí)所已成功切換的情況下，下級(jí)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(kāi)啟再啟動(dòng)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(yǔ)

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(dòng)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(lái)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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