低壓電動(dòng)機(jī)抗晃電裝置的應(yīng)用

張旭東

摘要：在化工廠大型機(jī)電設(shè)備的啟動(dòng)或國(guó)家電網(wǎng)的波動(dòng)，會(huì)使正在運(yùn)行的低壓電動(dòng)機(jī)停運(yùn)，觸發(fā)工藝聯(lián)鎖停車，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。本文主要介紹低壓電動(dòng)機(jī)在供電系統(tǒng)短時(shí)波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抗晃電功能的兩種裝置及原理。

關(guān)鍵詞：抗晃電;裝置;原理

“晃電”是指因雷擊、短路或大型機(jī)電設(shè)備啟動(dòng)等造成的電網(wǎng)短時(shí)電壓波動(dòng)或短時(shí)斷電的現(xiàn)象。低壓供電系統(tǒng)產(chǎn)生晃電的基本類型有：電壓驟降、驟升、短時(shí)斷電、電壓閃變。其中電壓暫降/驟降對(duì)化工廠重要負(fù)荷設(shè)備的危害最大、出現(xiàn)也最多，極易造成化工廠局部或大面積工藝停車。本文重點(diǎn)介紹某化工廠為應(yīng)對(duì)電壓驟降、短時(shí)停電采取的兩種抗晃電裝置。

1 低壓電動(dòng)機(jī)的抗晃電裝置分類

在某化工廠中，一般將機(jī)電設(shè)備分成ABC類，A類為特別重要負(fù)荷，B類為重要負(fù)荷，C類為一般負(fù)荷。針對(duì)A類和B類機(jī)電設(shè)備采用抗晃電保護(hù)，避免電壓驟降、短時(shí)停電造成低壓電動(dòng)機(jī)停車。

1.1 A類低壓電動(dòng)機(jī)的抗晃電原理及常見故障處理

當(dāng)電網(wǎng)電壓正常時(shí)，A類特別重要設(shè)備由變頻器的交流母線供電。低電壓抗晃電系統(tǒng)處于熱備用狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生電壓暫降/驟降時(shí)，變頻器直流母線電壓低于低電壓抗晃電系統(tǒng)輸出電壓（電壓有效值降至標(biāo)稱值的10%至90%，且持續(xù)時(shí)間為10ms至10s），轉(zhuǎn)由低電壓抗晃電系統(tǒng)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(dòng)機(jī)繼續(xù)供電。

該類低電壓抗晃電系統(tǒng)由整流充電單元、VSP模塊、監(jiān)測(cè)單元、執(zhí)行單元、電池巡檢儀等組成。電壓暫降保護(hù)器VSP是一個(gè)以BOOST升壓電路為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，用以保護(hù)A類低壓電動(dòng)機(jī)免受電壓突變的干擾。它能對(duì)電壓暫降作快速和精確的校正，并有連續(xù)的電壓調(diào)節(jié)和負(fù)載電壓補(bǔ)償?shù)墓δ堋?/p>

該類低電壓抗晃電系統(tǒng)故障主要有：交流側(cè)故障、直流饋出故障等。

交流側(cè)故障：主控柜觸摸屏?xí)新暪鈭?bào)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(cè)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(wàn)用表交流電壓檔測(cè)量并確認(rèn)缺相線路或欠壓異常原因;

②如上端電壓正常，測(cè)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(xiǎn)絲是否損壞或接觸不良，線路是否有脫落;

④檢查交流檢測(cè)模塊上的三相交流電壓檢測(cè)端口是否存在線路松動(dòng);實(shí)際測(cè)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(cè)模塊損壞。

直流饋出故障：饋出柜觸摸屏?xí)泄收匣驎r(shí)間報(bào)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(nèi)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(jìn)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?fàn)顟B(tài)或故障跳閘狀態(tài);

③變頻器運(yùn)行時(shí)，斷路器、接觸器均吸合，在電網(wǎng)晃電時(shí)未投入支撐而導(dǎo)致跳閘：檢查充電柜觸摸屏是否有過電池欠壓報(bào)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(dòng)機(jī)的抗晃電原理及應(yīng)用

在某化工廠，針對(duì)B類低壓電動(dòng)機(jī)交流接觸器在發(fā)生系統(tǒng)晃電時(shí)，采用一類智能型自適應(yīng)抗晃電裝置提供自動(dòng)輸出的直流電壓來(lái)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(shí)該裝置為交流接觸器線圈供電。可解決由于系統(tǒng)電源晃電對(duì)B類低壓電動(dòng)機(jī)造成的影響。該型自適應(yīng)抗晃電裝置支持630A及以下交流接觸器。

該類低壓電動(dòng)機(jī)抗晃電在應(yīng)用中常見的兩類錯(cuò)誤：交流接觸器線圈電阻和控制線電阻設(shè)定不準(zhǔn)確;晃電波形設(shè)置不正確。

交流接觸器線圈電阻和控制線電阻設(shè)定不準(zhǔn)確：線圈電阻可以用萬(wàn)用表歐姆擋直接測(cè)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(lái)回線總電阻。設(shè)置好兩者的電阻后，裝置即可自動(dòng)計(jì)算出輸出電壓的大小，并補(bǔ)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(shè)置不正確：晃電延時(shí)為在交流系統(tǒng)發(fā)生電壓跌落（電壓突然跌落50V或降低到180V以下）時(shí)，裝置啟動(dòng)交流轉(zhuǎn)直流切換，切換到直流維持狀態(tài)，接觸器線圈在直流電壓的維持下，主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)繼續(xù)吸合。裝置在晃電延時(shí)時(shí)間到后，判斷交流電壓是否恢復(fù)到正常值（程序默認(rèn)185V以上），如果已經(jīng)恢復(fù)，則裝置切換到交流運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)裝置認(rèn)為系統(tǒng)發(fā)生了“晃電”，裝置“晃電”指示燈點(diǎn)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(tǒng)上電做好準(zhǔn)備，此時(shí)，裝置認(rèn)為系統(tǒng)“斷電”而非是“晃電”。

3 結(jié)論

在化工廠使用以上兩類抗晃電裝置，有效減少了晃電對(duì)低壓電動(dòng)機(jī)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(wǎng)持續(xù)3s的電壓波動(dòng)下，低壓電動(dòng)機(jī)正常輸出，避免了一次工藝停車事故，有效保證了重要設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。