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1、应用方案供配甩电抗“晃电措施在石化企业中的应用文新山子石化炼油厂电修电间梁永胜 “晃电”对石化企业关键大机组影响最大，主要是油泵停机引起油压下降，导致l关键机组停机，造成生产流程混乱，装置非计划停工，企业损失较大。仳l、 电系统“晃电”是指电网因雷击、对地短路、发电厂故障及其他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。“晃电”往往会造成石化装置停车，进而导致生产过程紊乱，给生产造成大的损失。抗“晃电”原理及抗晃电技术1抗“晃电”原理电动机抗“晃电”(再起动)指经常运行的电动机，因短暂停电(俗称晃电)后，在速度降低或完全停止运行的情况下，通过再起动控制器重新起动，
2、再起动控制器实时监测电网的电压，电网发生瞬间掉电，使得低压接触器的自保持开关断开，在电网电压再设定的时间内，控制器的辅助触点会接通，对掉电释放的接触器进行再次接通。2抗“晃电”技术(1)电动机抗“晃电”方法按电动机抗“晃电”(再起动)的过程中是否可以控制，电动机抗晃电再起动方法分为无控式与可控式两种。在供配电系统故障后电压恢复瞬时，按电动机的运行状况，立即将所有参加再起动的电动机全部同时再起动，即为无控式再起动方法。该方法电路简单，使用电器元件很少，费用低，但存在如下缺点：受到供配电系统容量的限制，不能完成全部运行电动机均参加再起动。可能因电动机残余电压而产生电流及转矩冲击。由于多台电动78
3、I电号时代2007年第11期机同时起动会产生很大的冲击电流，可能造成变压器跳闸，同时也会造成电动机端电压显著下降，电动机最大转矩低于负载转矩，使再起动失败。无法防止短时再起动以及再起动时间过长。供配电系统故障时，将电动机的运行状况做瞬时的记录，供配电系统电压恢复后，利用各种控制方法按电动机的运行信息，逐步将全部停运的电动机分期分批地再起动，即为可控式再起动方法。常见可控式抗晃电再起动的方式有延时分别再起动和成组分批再起动。延时分别再起动是指当需要再起动的电动机较多，而电源容量又较小时，按照生产工艺的许可，分先后次序一台台分别起动，彼此间用时间继电器控制，保持一定的时差；成组分批再起动是指多台电
4、动机为一组，组与组保持时差，形成批次再起动。选用这些方式时，与变压器容量的大小、负荷率的高低以及再起动电动机台数的多少和生产工艺等情况有关，要根据具体情况而定。(2)抗晃电措施的使用原则要求所有的抗晃电措施只在停电后的短时间内起作用。在短时闻内(一般为25 s)等待备用电源自动投入或电压恢复正常。超过这段时间，抗晃电措施应自动解除，因此时断电已成定局，生产无可挽回，只能停下来。必须避免下次人工恢复供电后电动机盲目自起动。对手动停车或事故跳闸的电动机，不应再起动。采用的几种抗晃电措施及其效果1高压电动机的抗晃电措施高压电动机的抗晃电一般利用母线上的电压互感器来监视电压的变化，通过时间继电器的延时
5、作用，延时一定时间后，再去动作于断路器的跳闸，就可实现断电延时自起动功能。在新山子石化炼油厂高压配电系统电源进线柜都设有低电压保护，当系统发生“晃电”时，及时断开故障电源，为投用另一备用电源做好准备。当低电压保护定值设置过高，时间过短时，易受“晃电”影响而过早跳闸，虽然母联柜能以最短时间投用，但仍有瞬间失电造成设备断电，致使仅依靠交流接触器而无抗“晃电”措施的机泵停运。若母联备自投装置合闸不成功，则使该段母线失电，所带高低压设备全部停电，危害最大，因此进线柜低电压保护定值的整定应合理、科学，否则将承担不必要的风险。我厂进线柜的低电压保护定值原来均按30、12 s整定，时间取值过短较为敏感，易发
6、生低电压保护动作。为避免进线柜低电压保护不必要的动作，根据我厂6 kV母线短路后的最小残压整定，现已更改为23 s，设置更加合理。我厂原有的BzT(备用电源自动投入)起动回路大都由电磁式电压继电器搭接构成，回路中接点多，故障率较高，常因回路不通导致BzT无法起动，不能保证BzT可靠动作，是影响抗“晃电”的一个重要因素。我厂通过技术改造，在全厂6 l配电室安装了微机备自投综合保护装置，解决了回路接点多，故障率高的问题。该装置具有判断母线无压、进线无流、备用段有源等条件，提高了综合判断的能力和保护动作的可靠性。另外，我厂6 kV配电室进线及母联柜断路器原有电磁操作机构基本为cD5、8、10系列，此
7、机械机构零部件较多，结构复杂，常常发生机构卡死现象，使断路器不能动作，导致进线断路器跳不掉，母联开关自投失败；同时还往往伴随着烧毁跳、合闸线圈的现象发生，也是影响抗“晃电”的一个因素。并且此类操作机构还不能与微机保护配合使用，因为断路器机构、辅助接点一旦出现问题，就会烧坏微机保护装置，必须附加中间继电器或更改微机保护合闸脉冲时间。于是将进线及母联柜断路器原有的cD10系列操作机构更换为当前较为先进的永磁操作机构，这种永磁操作机构结构简单，动作可靠性极高，能保证快速跳、合断路器，提高开关动作可靠性，从而确保BzT(备用电源自动投入)成功自投。2。低压电动机抗晃电措施在低压电动机起动回路中，交流接
8、触器是起动供配用电应用方案电动机最基本的供电设备，当电压降至70额定电压以下时，接触器因电磁吸力小于释放弹簧的反作用力而立即释放，断开电源。交流接触器是最易受“晃电”影响的主要电器设备，也是工厂采取抗“晃电”措施的主要对象。(1)集中式分批自起动装置我厂使用的集中式分批自起动是由PLC控制的集中式分批自起动装置，自起动柜核心器件是单片机。装置实时监测电网电压和电动机运行状态。当电网波动，现场运行电动机因电网波动停机，在允许时间内，电网又恢复正常后，自动按预先设定的次序分批再起动。如果电压波动或中断时间超过允许值，则自动闭锁自动程序，以免发生事故。装置硬件由电源部分、电压取样部分、电动机检测部分
9、、控制继电器部分和人机接口部分等组成。装置可控电动机批次可在一定范围内任意整定，批次时间间隔可在O112 s范围的任意整定，并可同时控制两段母线上的低压电动机。它对各种电压波动均能有效识别。在安装之初几年中，集中式分批自起动装置发挥了较大的作用，但随着使用年限的增加，效果越来越差，问题逐步暴露出来。主要问题是：装置开工期间不便于维护和定期调试。由于炼化企业长周期运行的要求，停工周期越来越长，不及时调试和维护就无法保证正常工作。集中式分批自起动装置的优点是：控制数量多，分批次起动能够降低起动电流，兼顾炼化生产和利于电网事故中快速恢复。缺点是：故障率高，不便于维护，不能及时发现问题并消除故障。我厂
10、已逐步将其更换掉。目前已有计算机控制的集中式分批自起动产品，并且能够实现单台离线调试，应是今后推广使用的方向。(2)电子式自起动模块我厂使用的是MRR型电子式自起动模块，其工作原理是：当发生“晃电”时，接触器脱扣，电动机停止运转。如果在自起模块预设的记忆时限内电网恢复供电，从恢复供电瞬间自起模块开始计时，经过一个起动延时时限(设定范围025 s)，自起模块发出合闸脉冲信号，使接触器闭合起动电动机。MRR的特性如果电源停电的时间比记忆时间长，自起模块将不起作用。若电源在记忆时间内恢复，经过预设延时时限，自起模块内部接点闭合发出合闸信号，起动电动机。若按停止按钮，接电鼍眄代2007年第11期I 7
11、9 应用方案供配用电触器失电，此时自起模块内部接点不闭合，不发合闸信号。如果手动按停止按钮时，刚巧在自起动记忆时限内，记忆功能将不起作用，自起动将停止。优点：安装方便，能通过时限设定实现分批起动。缺点：电子元件故障率高，出错率也较高，价格昂贵。我厂已不再推广使用。(3)利用时间继电器实现电动机抗晃电即利用时间继电器来控制交流接触器的工作线圈回路延时断开的方法。为实现正常停机，控制按钮必须使用带锁停功能的按钮，否则无法停机。我厂使用的是金钟穆勒配有气动时间头的中间继电器，使用效果较好。优点：耐用、可靠性高。缺点：不能实现分批起动，需电网容量大满足起动要求；因交流接触器工作线圈回路在“晃电”时未脱
12、离电源，当电压恢复过程中电压不稳，交流接触器吸合无力，主触点会出现抖动和弹跳现象，易引起触点烧坏，对电动机也会造成一定损伤。(4)解决电源“晃电”对变频调速电动机的影响当变频器的逆变器件为GTR时，一旦失压(指电压下降到额定电压的70)或停电，控制电路将停止向驱动电路输出信号，使驱动电路和GTR全部停止工作，电动机将处于自由制动状态。逆变器件为IGBT时，在失压或停电后，将允许变频器继续工作一个短时间(对于有两种规定方法，一种是规定具体的时间，如15 ms；另一种规定为主电路的直流电压下降到原值的85所需的时间)，若失压或停电时间，变频器自我保护停止运行。只要电源“晃电”较为强烈，都有可能使变
13、频器调速的电动机停止运行。解决电源“晃电”对变频调速电动机的影响，可充分利用变频器本身的参数功能。一般通用变频器都具有断电后自动起动功能、捕捉再起动功能、故障后自动再起动功能，也有些变频器称为故障重合闸功能。设定上述参数，要结合整个工艺流程，分别按惯性大小进行分类，如搅拌器、泵类和风机类等，工艺要求上是否需要设置再起动功能，再进行选择参数设置(这些参数只适宜于变频器外接起、停控制方式，对在本机面板起、停方式无效)。对惯性较小的电动机(如搅拌器、泵类)，且物料黏度高，应设置断电自起动参数或故障后再起动参数(也称故障重合闸参数)。当电源“失压”或瞬间停电使变频器停止运行，电源恢复正常后，自动起动8
14、0 I电与眄代2007年第11期变频器运行。对于惯性小且运行在物料黏度高环境下的电动机，在变频器停止输出时，电动机的转速应很快停下来，即再自起动变频器是从0 Hz开始的。再起动前，如电动机的转速未降为零，电动机先制动，这种情况会产生泵生电压，可能造成过压保护。对惯性较大的电动机(如风机类)，应设置捕捉再起动参数，同时必须设置故障再起动次数，该参数特别适合起动一台正在旋转的电动机。(5)关键电动机组抗晃电措施我厂采取的措施是：给油泵加装了油泵联锁自起动。低油压油泵自起动，甚至起动两台。两台油泵的交流接触器加联锁，互为起动。给交流接触器加抗“晃电”自起动装置。供电元器件更换为质量最可靠的元件。将保
15、护值适当放大，在选择保设备还是保生产这个问题上，选择保生产。通过这些措施的实施，大机组抗“晃电”能力显著提高。(6)改造uPs电源系统，提高供电可靠性我们对uPs电源的改造分为交流电源箱改造和双uPs互为备用改造两部分。一是在电源箱实现两路交流电源联锁互投并增设外旁路，确保电源不间断。二是将重要装置都配置两台大容量uPs电源，并实现热备冗余式uPs供电系统，在uPs之间实现互为备用，大大提高了UPs电源的可靠性。综上所述，我厂通过采取多方位的综合治理措施，使电网抗“晃电”能力大大提高，因电力系统影响的非计划停工现象明显减少。由此可见制订切实可行的抗晃电措施，以增强生产装置的抗晃电能力是十分重要的。但是，电动机的抗晃电措施仅是对供配电系统故障后的补救措施之一，企业要想实现连续供电，必须首先提高对供配电系统电气设备维护及管理工作，以提高供配电系统本身的可靠性及供电质量。企业选择电动机再起动方法与技术时应进行经济技术比较，根据再起动电动机的重要性、数量及供配电系统故障后对企业造成的安全及经济损失等方面确定最佳的再起动方法与技术。EA(收稿日期：20070518)相关文章石油化工企业抗晃电措施电气时代2004年第1 o期
