“晃電”對電動機供電回路的影響

摘要：隨著社會經濟的快速發展，人們對于電能質量的要求越來越高。在電能質量中，電壓是一個重要的指標，“晃電”，即過高或過低的電壓都會嚴重影響電網安全以及用戶用電的需求，其中電壓瞬時大幅度下降產生的危害更大，本文主要針對生產企業瞬時電壓下降對電動機供電回路的影響進行了分析，并對針對其影響提出了幾種具體的應對措施。

關鍵詞：電動機供電回路；晃電；瞬時電壓下降

引言

“晃電”是電力系統在運行過程中，由于雷擊、短路、發電廠故障、大型設備起動及其他外部、內部原因造成短時故障，引起電網電壓短時大幅度波動、甚至短時斷電的現象。其中在生產企業中，電壓驟降和電壓短時中段對生產動力系統的影響更大。因此分析根據晃電的影響并根據情況制定具體的應對措施非常必要。

一、“晃電”對電動機供電回路的影響

筆者曾在山西長治某太陽能生產企業一期工程參與機電及工藝安裝調試，在調試試運行階段，由于當地市電質量不高，曾發生幾次晃電事故，造成為工藝設備服務的動力工廠大量動力系統突然停電，其中包括工藝冷卻水系統、空壓系統、冷凍水系統、消防水泵系統的各類電動機停止運行，電網電壓恢復后電機不能自行恢復運行，人工進行恢復，花費了很長時間，給企業及業主帶來了不小的經濟損失及安全隱患。一個生產企業，電動機供電回路因為不能有效抵抗“晃電”，由此帶來對企業生產的影響往往是致命的。

生產動力系統存在著大量的電動機，電動機無論是直接起動還是降壓起動，交流接觸器都是電動機供電回路中最為大量使用的電氣元器件，當電網 “晃電”時，會造成接觸器線圈對鐵芯的吸力小于釋放彈簧的彈力，使接觸器釋放。電磁式交流接觸器的動作特性：國際IEC標準規定、額定電壓的80%為臨界可靠吸合電壓。臨界釋放電壓為額定工作電壓的20—70%，現場使用中電磁式交流接觸器一般都在標稱的電壓50%釋放，所以因“晃電”導致電磁式交流接觸器不受控制而自然跳閘停機是原理所致

常規電動機控制回路

二、電動機供電回路應對“晃電”的主要措施

（1）使用帶有抗晃電功能的電動機保護器

電動機馬達保護器，也叫馬達保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉等保護功能。低壓電動機保護器可與接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控制保護單元，具有遠程自動控制、現場直接控制、面板指示、信號報警、現場總線通信等功能。具有起動控制、抗晃電功能、失壓重起等控制功能；

為實現抗晃電功能，電動機保護器需帶有抗晃電模塊，將交流電輸入接在抗晃電模塊的輸入端，抗晃電模塊的輸出接到電動機保護器的輔助電源輸入端，電動機保護器的電壓測量信號取自接觸器上級，防止晃電時接觸器脫開，無法測得恢復電壓。線路正常供電時抗晃電模塊的內部儲能裝置處于儲能狀態，晃電期間由抗晃電模塊儲能設備向電動機保護器供電，維持電動機保護器正常工作。當系統電壓恢復到“重起動電壓”后，電動機保護器對晃電持續時間進行判斷，時間小于“立即重起動失電時間”立即吸合“輸出繼電7-8起動電動機；晃電時間長于“立即重起動失電時間”，而小于“允許失電時間”，執行延時重起動；晃電時間長于“允許失電時間”，不執行起動。

（2）防晃電交流接觸器

防晃電交流接觸器的類型比較多，常規的有機械鎖扣保持式接觸器、電容儲能保持式接觸器。此類接觸器應運比較早。“防晃電接觸器”是永磁延時接觸器的俗稱，在控制電壓突然跌落到非正常工作電壓時，欠壓信號傳輸到永磁接觸器的控制電路中，控制系統對信號立即做出分析，是需要延時還是常規工作。需要延時來防止晃電事故發生時，接觸器在設定的延時時間內處于保持狀態，超過設定的延時時間接觸器立刻斷開。在正常的工作電壓情況下，永磁接觸器的動作特性與常規動作特性相同

（3）再啟動控制器

再起動控制器具有輔助保持和來電重合雙時段控制特性，輔助保持時段為被控接觸器“晃電”跳停后瞬間閉鎖其運行指令，來電后接觸器立即閉合，以接觸器鐵芯線圈吸合電壓作為電壓閥值判式，一般為70%以上。若輔助保持時段內電源沒有恢復則其運行閉鎖指令解除，進入來電重合控制時段，當來電達到控制器設置的重合允許電壓閥值時，則通過延時元件發出重合指令。雙時段控制能夠區分處理“晃電”或者備用電源切換時電動機再起動方式，特別是對小于0.5s的失壓故障，原則上所有電動機均允許來電即起而不會對電源形成沖擊，從而極大減輕了“晃電”對生產帶來的擾動影響。

優點分析：（1）再起動控制器具有防止接觸器保持線圈回路中接點抖動的功能，接觸器小于36ms時間的自保持斷開跳停被視作誤動而自動重合；（2）僅工作在輔助保持時段，可用于電動機防“晃電”或者“0”批電動機群簡單的自起動；（3）型控制器僅工作在來電重合時段，重合延時一般為0.5s，可用于變頻器、軟起動器自起動過程與上電自診斷的時差緩沖配合；（4）型控制器用于某些工藝DCS或者PLC直接閉鎖控制的變頻器，輸出一對常閉接點，失電瞬時斷開來電延時返回，用于大于2s的變頻器故障復位和上電自診斷時間的緩沖配合；（5）可組成簡單、可靠、分散的電動機群分批自起動系統。

（4）新型的瞬間電壓降補償器

特點分析：市電瞬間電壓降也可以說是瞬間的電能不足，注意到98％以上的瞬間電壓降幅度都在60％以上，持續時間在0．35秒以下，用僅在發生電壓降的瞬間補償部分電壓的辦法來維持負載電壓不變，也就是采用瞬間補償部分能量的辦法，因此用電解電容器取代蓄電池來進行儲能，從而降低了設備的成本，延長了使用壽命。

問題：與UPS一樣，在線備用時間太長。

（5）電動發電機組

特點分析：電動機帶動發電機，再由發電機向負載供電，由于轉子的轉動慣量較大，在一定程度上可以克服瞬間電壓降的影響。

（6）不停電電源（UPS）

特點分析：將交流電整流后儲存在蓄電池中，再通過逆變器把直流變成交流向負載供電。其主要功能是防止突然停電。

問題：成本高，體積大，蓄電池壽命短，維護困難且維護成本高。

結語

“晃電”現象普遍存在于供電系統中，一個生產企業在供電設計階段應該根據本地區電網情況，有針對性的設置防“晃電”的措施，尤其是在具有大量的電動機供電回路中，設置防晃電元器件是保證安全、高效生產的必不可少的內容。

參考文獻：

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