化工生產中抗“晃電”技術分析

劉 靜

(陽煤集團太原化工新材料有限公司，山西 太原 030400)

引 言

化工企業作為典型的連續性生產企業，其生產過程對供電的需求有著嚴格要求。但由于化工企業生產運輸設備類別繁多且運行質量參差不齊，整個電網系統在各種因素的綜合影響下，非常容易出現晃電現象，進而誘發各類設備的停機跳閘現象，對化工企業的生產安全性和連續性造成嚴重影響。有鑒于此，探尋高效的抗“晃電”技術對化工企業綜合效益的獲得有著積極意義。

1 晃電原因及影響性分析

1.1 晃電現象原因分析

化工企業供電系統常規運行中一旦遭遇短路、大容量電機直啟等情況，往往會引起系統電壓的瞬時大幅波動或失電，這種現象就是“晃電”現象。其常見情況有下述幾種。

1) 電壓的驟降(驟升)。此類現象的持續時間通常只有1 min或0.5個周期，電壓的升(降)介于額定電壓的110%～170%(20%～90%)。

2) 電壓閃變。電壓波形包絡線呈現出規則變化或電壓賦值呈現隨機變化，且多數情況下能夠通過人眼觀測到顯著的照明異常現象。

3) 短時斷電。此類現象通常僅僅維持3 s或0.5個周波，表現為電力供應的短暫消失。

1.2 晃電現象影響性分析

化工企業所使用電機多為交流觸控控制，當其電力系統出現晃電現象時會因電壓的中止或降低，導致電機線圈對鐵芯吸力的減小進而使得接觸器釋放，誘發電機的大規模停機現象，對生產的連續開展造成嚴重影響。根據相關數據統計分析可知，當觸控裝置電壓小于額定電壓的50%且時長超過一個周波便會引起觸控器的釋放，即使電壓不低于額定電壓的80%，一旦時長超過五個周期也會導致觸控器的釋放，從而對生產連續性造成嚴重威脅[1-3]。

2 抗“晃電”技術分析

針對晃電現象的控制應當結合其持續時長、電壓波動范圍等特點采取相應的針對性措施，從而確保抗“晃電”效果的最大化。其中常用的抗“晃電”技術包括以下幾點。

2.1 分批自啟動技術

應用最為廣泛的抗“晃電”工藝是借助斷電延時繼電裝置予以實現。當電力系統出現失電時，延時繼電裝置延時斷開，延時時長通常能夠保證電壓恢復至正常值，而一旦電壓恢復正常，延時繼電裝置延時觸點便能夠及時將電機回路重新聯通，使得電機重新啟動。第115頁圖1所示即為其原理示意圖(圖中FU代表熔斷器；FR代表熱過流繼電裝置；SB代表按鈕開關；KM代表交流接觸裝置；KT代表延時繼電裝置；L1和L2分別代表進回電線路)。

這種方法不足之處在于線路復雜性較大，難以實現時間的相互同步，一次只能對一臺設備進行操控。針對這種不足，化工企業將PLC控制技術引入到分批自啟動中，通過引入PLC控制核心對自啟動電機操控順序進行控制。控制邏輯由技術人員預先設定在系統中央處理器數據庫中，在電網晃電恢復后，系統會根據預設程序依次控制電機按照預設順序快速重啟[4]。其原理示意圖如圖2所示。

圖1 分批自啟動技術原理示意圖

圖2 基于PLC控制的分批自啟動技術原理示意圖

電壓變送裝置將母線電壓轉化成相應的直流信號，再由輸入單元轉化成數字信號并傳遞至中央處理器進行分析比較，從而判定電壓是否正常。同時，控制單元在完成數據采集與分析工作后，依照預設程序發出相應操作指令，操控電機順序啟動。

2.2 專用抗晃電交流接觸裝置

這種技術是指使用具備電源儲能功能的FS防晃電接觸裝置實現系統的抗晃電。FS系列抗晃電交流接觸裝置使用雙線圈構造，具有動作特性優良和吸合速度快等優點。接觸裝置進行再吸合或釋放時不存在有害抖動，能夠最大化提升系統運行安全性。該裝置處于正常供電狀態時，控制模塊(A3)維持儲能狀態，裝置的啟停同常規接觸裝置相同，而當系統出現“晃電”現象導致接觸器維持電壓大幅減小時，控制模塊便會自行運行，將所儲藏電能釋放以維持接觸器的吸合狀態。而當電壓恢復穩定后，控制模塊便會自行停止運行，并重新進入儲能狀態，從而實現對低電壓導致的電機跳閘現象的有效防控。圖3所示即為其接線原理示意圖(圖中Fuse代表保險絲；SB代表按鈕開關；KM代表交流接觸裝置；A1、A2、A3代表不同控制模塊；L代表火線；N代表零線)[5]。

2.3 動力UPS技術

動力UPS技術又稱之為MUPS，是一種針對變頻控制電網系統的抗“晃電”技術，用于實現低壓電機群的理想不間斷穩定供電。其相較于常規UPS電源，動力UPS技術具有以下幾點優勢。一是無需使用變頻器帶動電機啟動，同時設計容量僅僅為電機功率的一倍；二是結構簡單且穩定性號，能夠直接通過MUPS向變頻裝置進行直接供電，大幅縮減AC/DC(交流電/直流電)和DC/AC間的相互轉換，使得系統的穩定性獲得顯著增加；三是無需向電池充電，功率僅為常規UPS的10%，運行成本更加低廉[6]。

圖3 專用抗晃電交流接觸裝置接線原理示意圖

MUPS技術采用VVVF(變頻器)和DC-BANK(直流支撐系統)相互結合的框架結構，一套直流支撐系統能夠實現對最多上百臺電機的同時操控，并在電網出現晃電現象時對變頻裝置進行電壓補償，從而避免電壓的瞬間大幅下跌，確保其抗晃電功能的充分發揮。圖4所示即為MUPS運行原理示意圖(圖中M代表電機；SS代表直流支撐裝置)[7]。

圖4 MUPS運行原理示意圖

3 結語

化工企業生產的連續性對其最終綜合效益的獲得有著不可替代的直接影響性，而晃電現象作為威脅化工企業電力供應穩定、連續的主要因素，針對其開展有效探究，總結行之有效的抗“晃電”技術對于保障化工企業生產效益意義重大。化工企業管理者必須充分重視這一問題，在企業生產中積極組織專業技術力量，探尋自身晃電現象發生原因及相應特征，從而設計針對性抗“晃電”技術，可以從根本上為企業生產的不間斷開展提供堅實保障。