電動機抗“晃電”技術(shù)的應(yīng)用

伏彬

（南京鈦白化工有限責(zé)任公司，南京210047）

1 “晃電”的產(chǎn)生原因及其危害

“晃電”是指電網(wǎng)因雷擊、短路、大負載起動等情況引起的供電電源電壓大幅度下跌或電壓短時中斷數(shù)秒，致使用電設(shè)備不能正常工作的現(xiàn)象[1]。

在工業(yè)生產(chǎn)中，常常會因“晃電”造成許多重要的低壓電機停機，而關(guān)鍵機組的停機又會導(dǎo)致大機組，甚至?xí)?dǎo)致整個生產(chǎn)裝置連鎖停機，最終導(dǎo)致連續(xù)生產(chǎn)過程被迫中斷，生產(chǎn)裝置被迫緊急停車，從而給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。導(dǎo)致這一情況出現(xiàn)的原因是電動機的運行離不開接觸器、軟起動器和變頻器等控制設(shè)備，“晃電”時交流接觸器會斷電釋放，軟起動器和變頻器也會停機，因此，造成電機停機，從而導(dǎo)致一系列事故的發(fā)生。

2 目前采用的抗“晃電”技術(shù)

2.1 抗“晃電”的意義

①保持生產(chǎn)的連續(xù)性，減少故障停車的發(fā)生；

②防止事故擴大，避免次生事故發(fā)生；

③減少設(shè)備檢修次數(shù)，延長設(shè)備使用壽命；

④提高設(shè)備連續(xù)運行效率。

2.2 現(xiàn)有的抗“晃電”技術(shù)及其優(yōu)缺點

由于抗“晃電”的重要性，市場上有不少抗“晃電”的產(chǎn)品，按照其原理的不同，大概分成如下幾類：

①采用備用電源或不間斷電源；

②用防“晃電”永磁式接觸器替代普通接觸器；

③增加直流電源系統(tǒng)；

④利用電機分批再起動器；

⑤應(yīng)用微機電機智能保護監(jiān)控裝置。

2.2.1 各種技術(shù)的優(yōu)缺點

UPS 是最直接，也是最容易實現(xiàn)抗“晃電”功能的技術(shù)，它在“晃電”后為設(shè)備提供備用電源，使得電動機繼續(xù)運轉(zhuǎn)。然而UPS 的造價昂貴且功率偏小，并不能在工廠大規(guī)模使用，只適合用于監(jiān)控或一些極其重要且功率很小的設(shè)備。

在線路“晃電”時，永磁式交流接觸器可保證接觸器依然處于吸合狀態(tài)，當(dāng)線路電壓回到正常值時可正常工作。然而，首先永磁式交流接觸器價格較高，不利于推廣；其次，在“晃電”時線路電壓處于不穩(wěn)定狀態(tài)，此時接觸器處于吸合狀態(tài)，就會導(dǎo)致施加在電動機上的電壓不穩(wěn)，可能會因為電壓低，造成電動機的燒毀。

增加直流電源系統(tǒng)、電機分批再起動器、微機電機保護監(jiān)控裝置都需要大量投資，而且都需要增加廠房，然而現(xiàn)場的布局沒有空間來布置。

2.2.2 抗“晃電”措施的使用原則

要求所有的抗“晃電”措施只在停電后的短時間內(nèi)起作用，在短時間內(nèi)（一般為2～5s）等待備用電源自動投入或電壓恢復(fù)正常。超出該時間范圍，抗“晃電”措施應(yīng)自動解除，因為此時斷電已成定局，應(yīng)采取其他措施進行緊急停車，避免損失擴大。而且抗“晃電”措施必須避免恢復(fù)供電后電動機盲目自起動。對于手動停車或事故跳閘的電動機，抗“晃電”措施無效[2]。

3 南京鈦白化工有限責(zé)任公司采用的幾種抗“晃電”措施及其效果

由于各種原因，現(xiàn)有的抗“晃電”技術(shù)在南京鈦白化工有限責(zé)任公司都不能推廣，為了降低“晃電”帶來的危害，我們進行了如下改造。

3.1 高壓電動機抗“晃電”措施

高壓配電系統(tǒng)在設(shè)計初期就已經(jīng)考慮“晃電”干擾的因素，均配有低電壓保護器、直流屏等一系列保護措施，再加上現(xiàn)有的高壓電動機都是單臺獨立設(shè)備，此次改造就不予考慮。

3.2 低壓電動機抗“晃電”措施

在低壓電動機起動回路中，交流接觸器是啟動電機最基本的電器元件，其工作原理是：交流接觸器工作線圈得電后，產(chǎn)生電磁力吸合銜鐵帶動交流接觸器主、附觸點閉合，主觸點接通工作主回路給負載提供電力，輔助觸點接通控制回路并保持吸合狀態(tài)。當(dāng)電壓降至接觸器線圈額定電壓的70%以下時，接觸器因電磁吸力小于釋放彈簧的反作用力而立即釋放，斷開電源。交流接觸器是抗“晃電”能力最弱的電氣設(shè)備，因此，也是工廠采取抗“晃電”措施的主要對象。

3.2.1 目前南京鈦白化工有限責(zé)任公司采取的抗“晃電”技術(shù)

對于所有采用變頻器控制的電機，通過變頻器內(nèi)部參數(shù)設(shè)定，在發(fā)生“晃電”時，保障變頻器可短暫運行1～3s，由此防止設(shè)備停止運行。

對于由接觸器控制的電機，根據(jù)南京鈦白化工有限責(zé)任公司的實際情況，通過時間繼電器與低電壓繼電器的配合，如圖1所示，利用時間繼電器的工作原理，在因“晃電”造成交流接觸器主觸點斷開時，保證此時的控制回路在一段時間內(nèi)處于導(dǎo)通狀態(tài)，在線路電壓恢復(fù)正常時，交流接觸器再次吸合。

3.2.2 南京鈦白化工有限責(zé)任公司的抗“晃電”技術(shù)的工作原理

在正常的工作電壓條件下，抗“晃電”保護器處于熱備用狀態(tài)。具體工作原理如圖2所示。

圖1

在額定電壓情況下，欠壓繼電器KV 工作，常開觸點閉合，時間繼電器KT2 得電動作，時間繼電器KT2 常閉觸點在設(shè)定時間內(nèi)延時斷開，此時控制回路處于正常的工作狀態(tài)，當(dāng)交流接觸器處于工作狀態(tài)時，時間繼電器KT1 得電動作，時間繼電器的延時斷開觸點KT1 閉合；當(dāng)線路發(fā)生“晃電”時，交流接觸器斷開，時間繼電器KT2 失電，常閉觸點KT2 閉合，時間繼電器KT1 失電，觸點KT1 在設(shè)定時間內(nèi)保持閉合狀態(tài)，此時交流接觸器的線圈前的線路保持閉合狀態(tài)，在設(shè)定時間內(nèi)電壓恢復(fù)正常，此時交流接觸器可再次吸合。

3.3 抗“晃電”效果

南京鈦白化工有限責(zé)任公司通過簡單的改造，使電機抗“晃電”能力大大提高，因電力系統(tǒng)影響造成的非計劃停工現(xiàn)象在改造前為每年3～5 次，改造后尚未發(fā)生因“晃電”造成的非計劃停工。由此可見，制定切實可行的抗“晃電”措施以增強生產(chǎn)裝置的抗“晃電”能力是十分重要的。