淺談連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)中敏感負荷電壓暫降治理方案的選擇

作者簡介：胡震紅，男，1976.11，漢，陜西白水，本科，工程師，現(xiàn)任職務(wù)：工程技術(shù)部經(jīng)理，研究方向：電氣工程及自動化

摘要： 隨著工業(yè)自動化程度的提高，連續(xù)性生產(chǎn)的化工企業(yè)對電源的要求越來越高，電壓暫降造成的危害越來越大。電壓暫降治理產(chǎn)品繁雜，甄別選擇存在很大的難度。本文從電壓敏感性對負載進行分類，結(jié)合工藝關(guān)鍵性和工藝聯(lián)鎖提出敏感負荷的定義。分析典型案例的治理過程，對連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)選擇電壓暫降治理方案及產(chǎn)品具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：電壓暫降；敏感負荷；治理方案；甄別

中圖分類號：TM714文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（a）-0000-00

隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，連續(xù)性生產(chǎn)的護工企業(yè)對電能的質(zhì)量要求遇到了瓶頸。電能質(zhì)量問題可以定義為：導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內(nèi)容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變、三相不平衡、瞬時或暫態(tài)過電壓、波形畸變（諧波）、電壓暫降、短時中斷、暫升以及供電連續(xù)性等。近年來國家電網(wǎng)統(tǒng)計電源質(zhì)量投訴占投訴總量的80%以上，如何避免電壓暫降、短時中斷對連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)帶來的影響成為各企業(yè)的難題。

1.電壓暫降和短時中斷

什么是電壓暫降和短時中斷呢？2014年5月10日實施的GB/T 30317-2013是這樣定義的，電壓暫降：電力系統(tǒng)中某點工頻電壓均方根值突然降低到0.1 p.u～0.9 p.u，并在短暫持續(xù)10ms～1min后恢復(fù)正常的現(xiàn)象。短時中斷：電力系統(tǒng)中某點工頻電壓均方根值突然降低到0.1 p.u以下，并在短暫持續(xù)10ms～1min后恢復(fù)正常的現(xiàn)象。電壓暫降的幅值和持續(xù)時間是標稱電壓暫降的最重要的兩個特征量。電壓暫降其實是電網(wǎng)中的一種二維騷擾電氣現(xiàn)象，無法消除。

2.電壓暫降治理產(chǎn)品

目前，電壓暫降治理產(chǎn)品門類復(fù)雜、功能不一，總體可概括為五類產(chǎn)品。第一類為交流串聯(lián)式補償設(shè)備，可分為半功率電流源型串聯(lián)式補償設(shè)備（如動態(tài)電壓補償裝置、DYSC、DVR等）和全功率電壓源型串聯(lián)式補償設(shè)備（如UPS等）；第二類為快切、LSP線圈類負載電壓暫降保護器、抗晃電接觸器等相關(guān)產(chǎn)品；第三類為直流并聯(lián)式供電設(shè)備（如VSP電壓暫降保護系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)等）；第四類為后備式同步電源設(shè)備（如高壓同步UPS等）；第五類為分批自啟動產(chǎn)品。如何甄別并選擇合適的電壓暫降治理產(chǎn)品成了企業(yè)進行電壓暫降治理時的必修課題。

3.電壓暫降治理產(chǎn)品的分類和選擇

如何甄別和選擇電壓暫降治理設(shè)備呢？首先，連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)所處的區(qū)域不同，供電可靠性不同，電壓暫降幅值和持續(xù)時間不同，所選擇的方案就有所不同。其次，我們必須分析負荷對電壓的敏感程度及生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵性，區(qū)分出敏感負荷與非敏感負荷選擇的方案也會不相同。對于供電網(wǎng)中的負載，如果電壓發(fā)生變動或者突然變化將導(dǎo)致其不能正常工作或者功能下降，稱這類負載成為電壓敏感性負載。生產(chǎn)企業(yè)用電設(shè)備中的電壓敏感性負載大致可分為三類，第一類稱為開關(guān)電源類電壓敏感性負載，典型代表有PLC、DCS、計算機等，特點是當(dāng)電壓低于50%時，立刻或是持續(xù)幾個周波就會停止工作，此類負載適合選擇全功率電壓源型串聯(lián)式補償設(shè)備UPS進行治理；第二類稱為電磁線圈類負載，如接觸器、繼電器等，特點是當(dāng)電壓低于70%時，立刻或是持續(xù)幾個周波就會停止工作，此類負載適合選用LSP線圈類負載電壓暫降保護器、抗晃電接觸器等產(chǎn)品；第三類稱為電力電子類負載，典型裝置有伺服驅(qū)動器、變頻器等，此類負載當(dāng)電壓低于85%時，立刻或是持續(xù)幾個周波就會停止工作，電力電子類負載電壓敏感性最大，治理難度、治理費用占比也是最高，適合選用VSP電壓暫降保護系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)等進行治理。若電壓敏感性負載用在了關(guān)鍵工藝或帶有工藝聯(lián)鎖，則稱之為敏感負荷。工業(yè)現(xiàn)場大部分的電動機短時間內(nèi)的啟停不會影響連續(xù)性生產(chǎn)，可定義為非敏感負荷，適合選用快切加LSP線圈類負載電壓暫降保護器進行治理或者帶有高壓同步UPS、在高壓側(cè)安裝動態(tài)電壓補償裝置等方案。最后，甄別和選擇治理設(shè)備時需要充分考慮整廠供電可靠性、工藝關(guān)鍵性和電壓暫降幅值及持續(xù)時間等相關(guān)因素，從高壓側(cè)、低壓側(cè)分別選擇相應(yīng)設(shè)備進行綜合治理。

4.電壓暫降治理典型案例分析

以某化工企業(yè)為例來對電壓暫降治理方案進行說明，該企業(yè)的電力電子類敏感負載容量為6MW左右。該廠敏感負荷包括自備電廠鍋爐給煤系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、空分裝置液氧泵變頻驅(qū)動系統(tǒng)、高壓煤漿泵變頻驅(qū)動系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、燒嘴冷卻水系統(tǒng)等。該企業(yè)自2003年建成投產(chǎn)以來，長期受電壓暫降影響造成非計劃停車，經(jīng)濟損失巨大。電壓暫降治理大致經(jīng)歷了如下幾個階段，在建廠初期所有的儀表電源采用UPS供電，包含DCS、ESD系統(tǒng)，各類流量、溫度變送器等，實現(xiàn)了監(jiān)控不受電壓暫降影響。但是，現(xiàn)場敏感負荷特別是電力電子類變頻驅(qū)動系統(tǒng)受電壓暫降影響跳閘閉鎖，引起DCS、ESD系統(tǒng)聯(lián)鎖停車，不能形成連續(xù)性生產(chǎn)；2008年對高壓煤漿泵變頻驅(qū)動系統(tǒng)采用并聯(lián)直流供電設(shè)備進行電壓暫降治理，起到了一定的效果，但電壓暫降幅值較大時，空分裝置高壓液氧泵變頻驅(qū)動系統(tǒng)跳閘閉鎖，引起氧煤比變化造成聯(lián)鎖跳車；2010年對空分裝置高壓液氧泵變頻驅(qū)動系統(tǒng)及鍋爐給煤機變頻驅(qū)動系統(tǒng)采用VSP電壓暫降保護系統(tǒng)進行治理，結(jié)合抗晃電預(yù)案的演練及電壓暫降時的現(xiàn)場操作，確保了電壓暫降幅值在50%p.u以上的情況下化工裝置能正常運行，但是一旦人工操作失誤或操作不及時往往造成系統(tǒng)停車并形成安全隱患；2011年在220kV側(cè)增加快切裝置，在所有電動機控制接觸器上增加LSP線圈類負載電壓暫降保護器，雙電壓切換時間縮短到100ms以內(nèi)，同時確保電壓暫降時電動機控制接觸器不脫扣，利用電動機反電動勢來確保電網(wǎng)具有較高幅值的殘壓，從而確保整廠的安全穩(wěn)定運行。

5.結(jié)語

電壓暫降對工業(yè)現(xiàn)場形成巨大的威脅，只有通過精心的電壓暫降治理方案的整體設(shè)計及對電壓暫降治理產(chǎn)品的甄別，才能達到我們想要的治理效果，才能達到安全隱患治理的效果及連續(xù)性生產(chǎn)的要求。

參考文獻

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