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电网“晃电”对化工生产的影响和解决方案

何剑， 黄跃勇

中石油川西北气矿       621709

摘要：本文介绍国内解决在电网“晃电”时保证低压电动机不停车或“晃电”结束后低压电动机可靠再启动问题的几种方案，并进行比较。

关键词：电网“晃电”  化工生产  交流接触器   低压电机  再起动

一、引言

“晃电”是电网因雷击、对地短路、发电厂故障以及其他外部内部原因造成电网短时间故障，电网电压短时间大幅度波动，甚至断电数秒的现象。

中石油川西北气矿座落在四川省江油市，是一个集油气勘探开发、天然气净化、化工生产等为一体的综合性矿区。川西北气矿有一座35KV变电站，给川西北气矿的所属单位提供生产和生活供电。其中的主要负荷是一个年产量15万吨的甲醇厂和一个日处理能力达120万立方米的天然气净化厂。、

二、电网“晃电”对化工生产的影响和分析

    2006年截止7月31日川西北气矿35KV变电站就因外部故障而引起五次电网“晃电”的现象，给川西北气矿的化工生产造成上百万的直接经济损失。具体情况见下表：

2006年电网故障汇总表

从上表中可以看出电网“晃电”造成化工生产停产的主要原因是在电网“晃电”发生时低压旋转设备停转失压停车，而在当前的供电技术条件下还不能完全避免电网“晃电”，因此就需解决在电网“晃电”时保证低压电动机不停车或“晃电”结束后低压电动机可靠再启动的问题。我们知道控制电动机的交流接触器是靠线圈通电后产生的电磁力吸合并维持，从而接通电路使电动机通电工作。电网“晃电”时交流接触器的线圈因电压降低产生的电磁力减弱，当电磁力减弱到一定程度时交流接触器即在反作用力弹簧的作用下释放，一般交流接触器线圈的释放电压为额定电压的55%—65%。交流接触器线圈释放就断开电路使电动机失电停止工作。交流接触器释放后再次启动就需要人工操作，由于人工操作的时间过长，不能满足化工生产对设备连续运转的要求。

图一  低压电机控制原理图

三、解决方案

目前国内解决在电网“晃电”时保证低压电动机不停车或“晃电”结束后低压电动机可靠再启动问题的方案主要有以下几种。

（一）动力UPS—电动机不间断电源

1、工作原理：

动力UPS是基于VVVF（变频器）及（直流支撑系统）的组织架构，方案的核心技术是采用DC-BANK对变频器直流回路提供另一路直流电压，其IGBT逆变器就能不间断的输出三相正弦交流电压，而且其电压为0—380V，频率为0—50HZ连续可调（特殊应用的变频器的频率可达60HZ），实现电机的软启动或变频调速运行。系统在直流母线端配有一组免维护蓄电池，可以在电网电压跌落时输出的直流母线电压保持不变，可以在电网停电时可持续对外输出十几分钟甚至更长时间。系统在电网电压正常时，自动对蓄电池进行充电控制，以保证其时刻处于容量充足的状态。

2、动力UPS的三种工作状态

1）市电正常情况下经交流配电系统、VVVF、电动机受电端，驱动电动机连续运行。DC-BANK系统仅作为VVVF的在线电源备份。

2）当市电发生故障时系统在控制系统（CPU）、直流静态开关（SW）协同作用下，DC-BANK自动切入VVVF的DC-BUS，保证电机在直流电源的支撑下不间断运行。

8         电恢复正常供电时系统在控制系统（CPU）、直流静态开关（SW）协同作用下，迅速切断DC-BANK，系

统在市电支撑下恢复正常工作，完成一次失电保护。

3、动力UPS容量计算

     电机功率：75KW 

     由于动力UPS系统是直接连接在变频器的直流母线上，所以动力UPS的容量一般只要选择电机容量的1.1倍，就足以满足电机软启动和运行要求；

     动力UPS容量计算：功率=75×1.1=82.5KW

（二）MRRC低压电机再起动控制器

1、工作原理：

     MRRC低压电机再起动控制器实时检测电网电压及电机的运行状态，当现场正在运行的电机因电网“晃电”而造成停机时，如电网电压在允许的时间内恢复正常，电机按预先设定的在起动时间起动因电网“晃电”而造成停机的电机。如电网电压没有在允许的时间内恢复正常，则控制器闭锁程序，不再起动设备。

     MRRC低压电机再起动控制器可用于常规交流接触器控制的电机再起动、星—三角启动回路或降压启动回路的电机再起动、DW等系列机械式开关控制的电机再起动及变频器或软启动器控制的电机再起动。

2、主要技术指标：

1           “晃电”允许时间AF：0.1—999.9S

2           再起动时间dA：0—25.5S

3           低电压设定值UF：65%—90%Ue

4           恢复电压设定值UH：80%—100%Ue

（三）ASB型电动机群信号控制柜

 1、工作原理：

      ASB型电动机群信号控制柜对电网运行参数和被控电机的工作状态进行再线实时的检测和CRT彩色图象显示。电网失压瞬间（失压值可设定），计算机立即将各电机的运行状态和失压发生时间进行存储和计时，并不断检测电网电压是否恢复。若失压时间已过，而电网尚未正常，则判为电网故障，退出自起动并告警。若设定时间内电压恢复，则进入自起动过程。这时每台电机的启动按预设顺序和失压前的工况进行，但启动信号的发生不仅受所设延迟时间的限制，还受电网电压、电流实测值的制约。若某台电机预设起动时间已到，但电网电压实测值小于预定的允许起动电压值，或电流实测值I网 与本台电机预设起动电流Ii之和大于预定的允许起动电流值I起，表明上台电机起动过程尚未结束，信号控制柜以ms的时间周期进入“等待、检测、判断”的循环过程，直至V网≥V起，I起≤I网+∑Ii，方起动本台电机进入下一台电机自起动过程，直至所有被控电机自起动结束，信号控制柜进入正常运行状态。

2、主要技术指标：

1           电网参数检测周期：≤100ms

2           受控电机工况检测周期：≤100ms

3           各台电机再起动最短延迟时间设定范围：0.3—300S

4           输出继电器触点容量：AC220V/380V/10A

5           输出继电器动作时间：≤50ms

四、结论

     综上所述，要解决电网“晃电”对化工生产的影响问题须因地制宜的选择不同的方案。动力UPS由于投资大适用于连续运转要求很高的设备；MRR-C低压电机再起动控制器具有投资省、安装使用灵活方便的优点适用于较分散的设备；ASB型电动机群信号控制柜具有运行可靠、功能强大的优点但投资较大适用于相对集中的设备。