低壓電動機抗晃電裝置的應用

張旭東

摘要：在化工廠大型機電設備的啟動或國家電網的波動，會使正在運行的低壓電動機停運，觸發工藝聯鎖停車，造成較大的經濟損失。本文主要介紹低壓電動機在供電系統短時波動，實現抗晃電功能的兩種裝置及原理。

關鍵詞：抗晃電;裝置;原理

“晃電”是指因雷擊、短路或大型機電設備啟動等造成的電網短時電壓波動或短時斷電的現象。低壓供電系統產生晃電的基本類型有：電壓驟降、驟升、短時斷電、電壓閃變。其中電壓暫降/驟降對化工廠重要負荷設備的危害最大、出現也最多，極易造成化工廠局部或大面積工藝停車。本文重點介紹某化工廠為應對電壓驟降、短時停電采取的兩種抗晃電裝置。

1 低壓電動機的抗晃電裝置分類

在某化工廠中，一般將機電設備分成ABC類，A類為特別重要負荷，B類為重要負荷，C類為一般負荷。針對A類和B類機電設備采用抗晃電保護，避免電壓驟降、短時停電造成低壓電動機停車。

1.1 A類低壓電動機的抗晃電原理及常見故障處理

當電網電壓正常時，A類特別重要設備由變頻器的交流母線供電。低電壓抗晃電系統處于熱備用狀態。當發生電壓暫降/驟降時，變頻器直流母線電壓低于低電壓抗晃電系統輸出電壓（電壓有效值降至標稱值的10%至90%，且持續時間為10ms至10s），轉由低電壓抗晃電系統給變頻器提供直流電，即電池組直流電直供變頻器直流接口，變頻器再逆變輸出，為低壓電動機繼續供電。

該類低電壓抗晃電系統由整流充電單元、VSP模塊、監測單元、執行單元、電池巡檢儀等組成。電壓暫降保護器VSP是一個以BOOST升壓電路為基礎的動態系統，用以保護A類低壓電動機免受電壓突變的干擾。它能對電壓暫降作快速和精確的校正，并有連續的電壓調節和負載電壓補償的功能。

該類低電壓抗晃電系統故障主要有：交流側故障、直流饋出故障等。

交流側故障：主控柜觸摸屏會有聲光報警，顯示三相缺相或欠壓、三相指示燈顯示異常。故障類型與分析步驟：

①斷開交流輸入側斷路器，檢查三相交流輸出斷路器上端電壓是否正常，如異常，使用萬用表交流電壓檔測量并確認缺相線路或欠壓異常原因;

②如上端電壓正常，測量下端電壓是否異常，檢查下端回路連線是否牢固，是否存在線路脫落;

③檢查熔斷器FU1～FU3保險絲是否損壞或接觸不良，線路是否有脫落;

④檢查交流檢測模塊上的三相交流電壓檢測端口是否存在線路松動;實際測量電壓是否異常，如電壓及以上檢查均正常，判斷為交流檢測模塊損壞。

直流饋出故障：饋出柜觸摸屏會有故障或時間報警記錄。故障類型與分析步驟：

①直流輸出斷路器跳閘：檢查變頻器內部是否存在短路或外部直流母線線路短路;查詢是否有操作工進行過誤操作;

②直流輸出接觸器跳閘：檢查變頻器是否已處于停止狀態或故障跳閘狀態;

③變頻器運行時，斷路器、接觸器均吸合，在電網晃電時未投入支撐而導致跳閘：檢查充電柜觸摸屏是否有過電池欠壓報警記錄或檢查饋出柜觸摸屏是否有過放電記錄等。

1.2 B類低壓電動機的抗晃電原理及應用

在某化工廠，針對B類低壓電動機交流接觸器在發生系統晃電時，采用一類智能型自適應抗晃電裝置提供自動輸出的直流電壓來維持交流接觸器不釋放，在電壓突然跌落 50V 或降低到180V以下時該裝置為交流接觸器線圈供電。可解決由于系統電源晃電對B類低壓電動機造成的影響。該型自適應抗晃電裝置支持630A及以下交流接觸器。

該類低壓電動機抗晃電在應用中常見的兩類錯誤：交流接觸器線圈電阻和控制線電阻設定不準確;晃電波形設置不正確。

交流接觸器線圈電阻和控制線電阻設定不準確：線圈電阻可以用萬用表歐姆擋直接測得。控制線電阻主要考慮一般工藝控制要求接觸器啟停一般都在就地控制。控制電纜的電阻一般可以估算得出。銅線阻率為0.0172，鋁線阻率為0.0283。1.5平方線鋁線的電阻為RL=0.0283* 1000/1.5 =18.8Ω/km，2.5平方線鋁線的電阻為RL = 0.0283* 1000/2.5=11.3Ω/km。控制線電阻的估算要考慮來回線總電阻。設置好兩者的電阻后，裝置即可自動計算出輸出電壓的大小，并補償線路壓降的損耗，保證接觸器線圈的直流電壓滿足維持吸合的要求。

晃電波形設置不正確：晃電延時為在交流系統發生電壓跌落（電壓突然跌落50V或降低到180V以下）時，裝置啟動交流轉直流切換，切換到直流維持狀態，接觸器線圈在直流電壓的維持下，主觸點和輔助觸點繼續吸合。裝置在晃電延時時間到后，判斷交流電壓是否恢復到正常值（程序默認185V以上），如果已經恢復，則裝置切換到交流運行狀態，此時裝置認為系統發生了“晃電”，裝置“晃電”指示燈點亮;如交流電壓低于正常電壓值，則裝置切斷直流電壓，并返回到交流模式，為下次系統上電做好準備，此時，裝置認為系統“斷電”而非是“晃電”。

3 結論

在化工廠使用以上兩類抗晃電裝置，有效減少了晃電對低壓電動機的影響。其中A類直流電池供一次電的晃電裝置，在一次電網持續3s的電壓波動下，低壓電動機正常輸出，避免了一次工藝停車事故，有效保證了重要設備的安全穩定運行。