外電波動對燃驅壓縮機組影響分析

錢想軍

摘要：長輸天然氣管道需要使用壓縮機組為天然氣增壓。本文對西氣東輸燃驅型壓縮機組由電壓波動造成的停機進行了分析和研究，提出了解決方案，并對方案進行了試點實施，取得了良好的效果，提高了燃驅壓縮機組運行的穩定性。

關鍵詞：西氣東輸;壓縮機組;電壓波動

1引言

分布在新疆、甘肅地區的管道，多處于西部電網相對薄弱地區，部分輸油氣站場供電線路較長，自然環境惡劣致使各輸油氣站場電能質量較差，對壓縮機連續生產造成很大的影響。

根據對部分站場電能質量監測數據分析發現，電源側電壓波動時間大部分在5s內，電壓波動范圍在20%-90%Ue之間，圖1為其中一次電壓波動的波形圖。

下面就電網波動對不同類型的燃驅壓縮機組的影響進行分析并提出了解決方案。

2電壓波動燃驅壓縮機組的影響

2.1電壓波動對GE燃驅機組的影響

某公司所轄西一線、西二線、西三線共有17座壓氣站采用的GE燃驅壓縮機組共計56臺。自投產以來多次出現因外電網電壓波動造成燃驅壓縮機組輔助設備故障而引起設備停機，據不完全統計2016年1～10月份共發生電網波動造成的燃驅機組停機共計14次，嚴重影響了壓縮機組的正常運行和生產連續穩定性。

當供電系統中出現電壓波動時，壓縮機組輔助電氣設備GG箱體通風電機、礦物油冷卻器電機和站場空壓機組保護停機，引起對應工藝參數變化，導致壓縮機組聯鎖停機。電壓引起上述輔助電機停運的主要原因有以下兩點：

（1）GE燃驅壓縮機組輔助電機控制回路采用的是接觸器控制，當外電網電壓降到一定值時，控制電動機運行的接觸器線圈就會自動釋放，斷開電機一次主回路電源，造成電機主回路斷電停運。由于控制回路設計有故障自保持功能，電壓恢復后，必須手動復位才能再次啟動電機。

（2）箱體通風電機和油冷器電機是由變頻器驅動，變頻器在未啟用電壓穿越功能時，當電壓波動時，變頻器自動判斷為系統電源故障或直流母線欠壓故障，變頻器將啟動本身自動保護跳機，造成電機停運。

2.2電壓波動西門子燃驅機組的影響

某公司所轄西一線、西二線、西三線共有12座壓氣站采用的西門子燃驅壓縮機組共計29臺。西門子燃驅壓縮機組沒有出現過由于電壓波動造成的壓縮機組停機的問題，通過對比GE和西門子箱體通風電機控制回路可以發現，西門子所采用的控制回路比較簡單，而且未采用變頻器進行驅動，當發生短時電壓波動時電壓恢復后，無需手動復位，電機便可以啟動，所以短時電壓波動對其運行無影響。

2.3針對GE燃驅機組電壓波動停機的解決方案

針對電壓波動時造成電機控制接觸器自動釋放的問題，采用不間斷電源代替上述相關電機控制電源，保證接觸器線圈在電壓波動時不會釋放。同時，增加一套0.4kV母線電壓監控裝置，當母線電壓低于75%時，啟動時間繼電器，如母線電壓波動在設定時間內恢復，電機控制接觸器將不會釋放，電機運行不受影響;如母線電壓波動時長超過設定時間，監控裝置將切斷上述電機的控制電源，電機控制接觸器自動釋放斷開電源，保證電機的正常停機，防止長時間斷電后，突然來電造成電機無控制自啟動，造成人員及設備的損害，0.4kV母線電壓監控裝置原理圖如圖2所示。

根據現場調研，空壓機、箱體通風電機、油霧分離器、油冷風機電機在燃驅機組正常運行期間，電機負荷均保持在60%-70%額定負荷期間。根據Pe=Ue*Ie可知，在現場電機輸出軸功率不變情況，動力電源電壓下降到70%Ue之前，電機運行電流不會超過其而額定電流（Ie）。因此，在保證其安全裕度情況下，將0.4kV母線電壓監控裝置母線電壓檢測繼電器（kV）設定為75%Ue。根據現場的電能質量監測數據分析，將0.4kV母線電壓監控裝置時間繼電器整定值設為5s，可以滿足躲避外電波動對電機連續運行影響。

由于空壓機組采用交流接觸器和現場PLC控制，熱繼電進行電機過負荷保護控制方式。當采用不間斷電源代替交流接觸器線圈的控制電源后，在外電網出現電壓波動時電機控制接觸器線圈不會自動釋放，完全可以避免電機自動保護停機。當出現電壓波動低于75%Ue時，電機將會出現過負荷現象，而電機采用的過負荷保護元器件--熱繼電器，其特性是過負荷倍數越小，允許運行時間越長;反之過負荷倍數越大，允許運行時間越短。根據熱繼電器制造標準，在1.05倍動作時間大于2小時，1.2倍動作時間大于20分鐘，1.5倍動作時間小于30分鐘，6倍動作時間大于5秒。因此在電壓波動低于75%Ue時，上述0.4kV母線電壓監控裝置時間整定值可以保證電機在電壓壓波動時過負荷保護元件熱繼電器不會動作。

由于箱體通風電機采用ABBACS800變頻器進行驅動，需要啟用變頻器自帶的電網瞬時掉電保持運行功能。如果電網電壓瞬間丟失或波動時，只要主回路接觸器保持閉合狀態，變頻器在電源恢復后，電機可立即投入運行。采用不間斷電源替代接觸線圈交流電源后，當電源波動時接觸器將不會斷開，實現變頻器主電源保持連續供電。根據現場監測，GE機組在運行時箱體通風壓差為0.25KPa以上，在箱體通風電機停運后，箱體壓差在7-8秒，降到0.15KPa以下。根據設備參數手冊及現場電能質量監測數據，可將變頻器控制參數21.01STARTFUNCTION項設置為AUTO，保持變頻器出廠設置時間5秒，就可以實現其電機在外電網波動時能跟蹤自啟動，保持電機連續運行需求。

礦物油冷卻器電機采用的WEGCFW-11變頻器，需要啟用變頻器低電壓穿越功能。將變頻器內部參數電壓斜坡控制參數（P331）和死時間控制參數（P332）進行設定。當電源電壓低于欠電壓（65%Ue）跳閘門限值時，變頻器IGBT逆變模塊被禁用（電機上無電壓脈沖），變頻器不會欠電壓動作跳閘，直到電源電壓恢復。如電源電壓恢復的時間超過P332設定時間，變頻器將由E02保護動作跳閘;如電源電源能在P332設定時間內恢復，變頻器將以電壓斜坡線方式自動啟動電機，保持電機連續運行。根據設備參數手冊及電能質量現場監測數據，可將變頻器內部電壓斜坡控制參數P331設定為2s，死時間參數P332設定為2.5s，保證所驅動電機在5S內自行啟動。

3結語

目前國內外都出現了一些針對電網波動治理的新技術，如智能快速切換系統、動態電壓恢復器（DVR）等，進行電能質量治理和電源切換，相關公司可從技術和經濟效益方面進行研究和論證，從根本上解決電網波動造成的壓縮機組停機問題。

參考文獻：

[1]姜齊榮.電能質量治理技術及其發展趨勢[J].供用電.2014.2.21-26

[2]梁宇，譚寶成.企業供電電網波動下的保護方案研究[J].機械與電子，2016，（05）：58-61.