淺談智能電動機保護器抗“晃電”技術的應用

孟洋

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：化工生產是連續性的生產過程。在化工生產過程中，任一環節的中斷都會影響下一環節生產的正常進行，造成產品性能的下降，有可能帶來一系列嚴重的危害。供電系統“晃電”對企業連續生產造成很大的影響，論文介紹了南京鈦白化工有限責任公司在對抗“晃電”工作中采取的改造措施，具體說明了對抗“晃電”措施的實施應用效果。

 

關鍵詞：“晃電”；再啟動；措施

 

  “晃電”是指電網因雷擊、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秒，致使用電設備不能正常工作的現象。

  在工業生產中，常常會因“晃電”造成許多重要的低壓電機停機，而關鍵機組的停機又會導致大機組，甚至會導致整個生產裝置連鎖停機，導致連續生產過程被迫中斷，生產裝置被迫緊急停車，從而給企業造成巨大的經濟損失。導致這一情況出現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，從而導致一系列事故的發生。

 

  ①保持生產的連續性，減少故障停車的發生；

  ②防止事故擴大，避免次生事故發生；

  ③減少設備檢修次數，延長設備使用壽命；

  ④提高設備連續運行效率。

  由于抗“晃電”的重要性，市場上有不少抗“晃電”的產品，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；

  ④利用電機分批再起動器；

  ⑤應用微機電機智能保護監控裝置。

  UPS是很容易實現抗“晃電”功能的技術，它在“晃電”后為設備提供備用電源，使得電動機繼續運轉。然而UPS的造價昂貴且功率偏小，并不能在工廠大規模使用，只適合用于監控或一些非常重要且功率很小的設備。

  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，當線路電壓回到正常值時可正常工作。然而，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定狀態，此時接觸器處于吸合狀態，就會導致施加在電動機上的電壓不穩，可能會因為電壓低，造成電動機的燒毀。增加直流電源系統、電機分批再起動器、微機電機保護監控裝置都需要大量投資，而且都需要增加廠房，然而現場的布局沒有空間來布置。

  要求所有的抗“晃電”措施只在停電后的短時間內起作用，在短時間內（一般為2～5s）等待備用電源自動投入或電壓恢復正常。超出該時間范圍，抗“晃電”措施應自動解除，因為此時斷電已成定局，應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。

 

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

  高壓配電系統在設計初期就已經考慮“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，再加上現有的高壓電動機都是獨立單臺設備，此次改造就不予考慮。

  在低壓電動機起動回路中，交流接觸器是啟動電機基本的電器元件，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。當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”能力弱的電氣設備，因此，也是工廠采取抗“晃電”措施的主要對象。

  對于所有采用變頻器控制的電機，通過變頻器內部參數設定，在發生“晃電”時，保障變頻器可短暫運行 1～3s，由此防止設備停止運行。

  對于由接觸器控制的電機，根據南京鈦白化工有限責任公司的實際情況，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處于導通狀態，在線路電壓恢復正常時，交流接觸器再次吸合。

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

  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 常閉觸點在設定時間內延時斷開，此時控制回路處于正常的工作狀態，當交流接觸器處于工作狀態時，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；當線路發生“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 在設定時間內保持閉合狀態，此時交流接觸器的線圈的線路保持閉合狀態，在設定時間內電壓恢復正常，此時交流接觸器可再次吸合。

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

 

 

  智能電動機保護器(以下簡稱保護器)，采用單片機技術，具有抗干擾能力強、工作穩定可靠、數字化、智能化、網絡化等特點。保護器能對電動機運行過程中出現的過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉、阻塞、外部故障等多種情況進行保護，并設有SOE故障事件記錄功能，方便現場維護人員查找故障原因。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、以及民用建筑等領域。本保護器具有RS485遠程通訊接口，DC4-20mA模擬量輸出，方便與PLC、PC等控制機組成網絡系統。實現電動機運行的遠程監控。

 

說明：“√”表示具備，“■”表示可選。

 

[1]葉永榮.供電系統抗晃電措施分析及其應用[J].科技傳播,2012(14):119-120.

[2]賀家李.電力系統繼電保護原理[M].北京:中電力出版社,2004.王德州，王德亞.淺析抗晃電技術在化工企業的應用

[3]伏彬.電動機抗“晃電”技術的應用

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版