供电系统抗晃电措施分析及其应用

供电系统抗晃电措施分析及其应用
摘要针对炼化企业连续生产的特点及供电系统发生“晃电”时所造成的影响，提出并分析了解决抗“晃电”的各种措施及其应用，对解决同类问题起到一定的指导意义。

关键词电压波动；晃电；再起动
0 引言
炼化企业的生产特点是规模大、连续生产、工艺流程复杂、物料多为易燃易爆、有毒有害物质，生产设备经常在高温高压环境下，这些特点对企业供配电系统的安全稳定提出了严格的要求。

但由于企业供配电系统在运行中受到各种因素的影响，比如外电网受台风、雷电、暴雨等恶劣天气的影响、以及供配电系统内部设备故障等原因，电网电压波动和停电事故常有发生，供电系统不可避免地出现供电网络瞬时失压或电压波动的现象，俗称“晃电”。

因此，针对发生的“晃电”事故，必须制定出可靠的技术措施，确保生产装置能够安全稳定地运行。

1 “晃电”对供配电系统的影响
供配电系统发生系统“晃电”，将会引起交流接触器释放、低压电机停转、电子软启动器和变频器停机、励磁电源失励等故障，导致装置的生产波动，甚至造成装置的“非计划停车”事故，由于物料放空、产品质量下降，一套化工装置因“晃电”影响至少会造成上百万元的损失，同时还可能造成压力容器的超温超压、有毒有害物质的泄漏，情况严重时还会引起危害更大的火灾爆炸、人员伤亡等次生事故发生。

2 抗“晃电”措施分析及其应用
2.1 采用UPS抗“晃电”技术
UPS不间断电源是由整流器、逆变器、静态旁路开关、蓄电池组等部分组成，由两路电源供电，当主电源失电时，整流器停止工作，由蓄电池组的直流电通过逆变器转换为交流电供负荷使用，当电源恢复正常时，整流器投入工作，确保了供电的连续性。

由于目前工业用UPS电源系统供电稳定，故障率低，可以用作生产装置重要机组的励磁变频设备及低压电机配电柜的二次控制电源，同时三相输出的UPS 电源可以作为小功率的关键机泵的主电源使用。

2.2 优化系统备自投和电动机继电保护参数
根据上下级变电所继电保护分级配合原则，如果在110KV总变电站110KV 侧及6kV侧均设置有电源侧快速切换装置，晃电时总变电站通常均能快速成功切换，下游装置变电所母联备自投时间适当延长，可避免在上级所已成功切换的情况下，下级所提前切换或继续切换的情况发生。

在大多数情况下，晃电时系统电压瞬间较大幅度波动后恢复，时间约在100ms以内，系统电压幅值在50～70%Ue之间，此时电动机负载由于惯性作用转速下降很少，电动机电源主回路不必断开，电动机马上进入加速状态，对装置生产基本上不会造成影响，电动机从中、高转速到额定转速的加速过程电流也很小，对电力系统的冲击也不会造成影响。

因此可以将6kV、2 000kW以下的电动机低电压动作值统一优化为40V，减少电机因晃电而造成的停机次数。

2.3 电机主备机之间采用互为联锁起动
互为备用的两台电动机，在工艺要求具备压力、流量等联锁自起动功能情况
下，出现“晃电”时电动机会自起动，但由于从发出备用电动机起动命令至建立必要的压力、流量条件过程需要一定的时间，在此过程中压力、流量数值会进一步降低，很容易达到机组或装置联锁跳车限值，在备用电动机完成起动过程之前机组或装置联锁跳车。

在互为备用的两台电动机之间增加电气联锁，可以解决上述问题。

实际上是利用两台电动机起动回路中，交流接触器的常闭辅助接点实现电气联锁，即将对方接触器的常闭辅助接点接入本机起动回路。

这样，若两台电动机同时处于送电状态，则其中一台电动机总会处于运行状态，另一台电动机一旦接收到运行着的电动机的停机信号则马上起动，切换过程短暂，可以确保工艺条件满足要求，从而保证装置的连续生产。

2.4 采用DZQ-X电动机信号连锁再起动控制器
DZQ-X电动机信号连锁再起动控制器，是深圳倍通公司产品，适用于380/220V控制电源系统，并接在电动机交流接触器的控制回路上，其主输出接点用于电机接触器重合，信号保持接点用于仪表DCS的连锁控制，确保装置不因电机停机而引起联锁停车[1]。

控制如下图所示：
图1 DZQ接线原理图
DZQ控制器由于体积小巧，改造时不用改动主回路，可安装在低压电机抽屉柜内，通过改动控制回路实现抗“晃电”功能。

2.5 采用MRR电机再起动继电器
MRR继电器是加拿大VPT公司产品，中文意思是电机再起动继电器。

MRR 继电器具有可靠性高、体积小、安装方便、接线简单等优点，可直接安装于变电所低压开关柜内，且MRR继电器无用户维护的部件，如电池等。

MRR继电器在“晃电”结束后，只要“晃电”持续时间不超过设定的“晃电”允许时间Tm（0.1s～25s），即可按设定的时间Td（0s～25s）再起动被“晃”停的电机；如果“晃电”持续的时间超过了设定的“晃电”允许时间Tm，则MRR继电器闭锁再起动功能。

现场如有多台电机需要再起动，为了不对电网造成大的冲击，只需给MRR继电器设定不同的再起动时间，就可以实现分批再起动[2]。

采用MRR继电器的电机二次接线图如下图所示：
图2 MRR应用后低压电机控制回路二次原理图
BDM-电机综合保护器KM-接触器KA2-中间继电器HR-信号灯QA-空气开关SB1、SB2-按钮MRR-电机再起动继电器MRR继电器由于技术成熟，动作可靠，因此被广泛应用于低压电动机的抗“晃电”措施中。

2.6 利用电机综合保护继电器实现抗“晃电”
目前大部分的低压电机综合保护继电器都具有再起动功能，如上海华健500系列综保、北斗银河BDM100系列综保等，可通过改动二次控制回路和设定综保内部参数来实现抗“晃电”功能。

利用低压综保内部的再起动功能实现抗晃电,无须增加任何硬件投资,只对综保内部的软件进行重新设置即可实现，既方便又可靠。

2.7 采用在线式A VC动态电压调节器解决电压暂降问题
2.7.1 A VC动态电压调节器原理
A VC动态电压调节器会持续监测输入侧市电电压，一旦它偏离额定电压水平，A VC会通过先进的IGBT逆变器和串联的注入变压器迅速注入一个适当的补偿电压。

A VC应用DSP处理器（数字信号控制），从监测到电压暂降到开始补
偿的时间不足0.25ms，在10ms（半个周波）之内即可完成整个补偿过程，使被保护的设备完全不受电压暂降的影响。

2.7.2 PCS100 A VC动态电压调节器功能
1）修正电压暂降和电压暂升；
2）连续在线调压，电压输出精度典型为＋/- 1％，最大为＋/- 2％；
3）修正相角误差、三相不平衡等电压扰动问题。

2.7.3 PCS100 A VC电压暂降补偿能力：
1）三相平衡电压暂降
跌至60％剩余电压，可补偿至100％，可持续30s；
跌至50％剩余电压，可补偿至90％，可持续10s；
跌至30％剩余电压，可补偿至50％，可持续600ms。

2）单相压降事故（D-Y变压器市电侧测量）
跌至40％剩余电压，可补偿至100％，可持续30s；
跌至25％剩余电压，可补偿至90％,可持续10s；
跌至0％剩余电压，可补偿至58％,可持续600ms。

2.7.4 A VC动态电压调节器的使用
由于该设备投资大，安装不方便，可用于生产装置重要系统的供电，如化工企业中挤压造粒系统中使用。

3 结论
供电系统中的抗“晃电”措施是多种多样的，除上述措施外，还有在系统中增加快切装置、将装置变电所6KV、380V高低压母联备自投动作值、动作时限进行了合理优化、在工艺仪表联锁中增加相关的延时功能等措施。

在选用抗“晃电”措施，尽可能使用成熟可靠的产品，或同时使用多种抗“晃电”措施，从而确保设备在发生”晃电”时，能安全稳定地运行。

参考文献
[1]《DZQ-X电动机信号连锁再起动控制器说明书》.深圳市倍通科技有限公司.
[2]《MRR再起动继电器说明书》.。