企業(yè)晃電影響及抗晃電解決方案

摘要：企業(yè)由于外部電網(wǎng)或內(nèi)部供電網(wǎng)絡(luò)故障或異常，造成非正常停電、電壓大幅波動(dòng)或短時(shí)斷電（俗稱“晃電”）的情況屢見不鮮。本文對低壓系統(tǒng)提出三種抗晃電解決方案，并做出比較，對解決同類問題具備一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：抗晃電；低壓綜保；再起動(dòng)

“晃電”指的是電網(wǎng)因雷擊、對地短路、重合閘、設(shè)備起動(dòng)、發(fā)電廠故障及其他原因造成電網(wǎng)電壓短時(shí)失壓、電網(wǎng)電壓短時(shí)大幅度波動(dòng)、短時(shí)斷電數(shù)秒等的電能質(zhì)量事件。對于連續(xù)型生產(chǎn)企業(yè)，尤其是石化、冶金企業(yè)，重要設(shè)備往往和整個(gè)工藝生產(chǎn)流程是連鎖的，因晃電而造成非計(jì)劃停機(jī)往往會(huì)造成設(shè)備停運(yùn)或空轉(zhuǎn)、工藝流程中斷或廢品產(chǎn)生，甚至?xí)拐麄€(gè)生產(chǎn)線癱瘓，進(jìn)而導(dǎo)致非常大的經(jīng)濟(jì)損失，有時(shí)還會(huì)對操作人員的人生安全造成威脅。

1.晃電的影響

因高壓系統(tǒng)的斷路器都有機(jī)械閉鎖等功能，再加上高壓備自投的可靠保證，所以本文只針對工廠里低壓系統(tǒng)做相關(guān)研究。

對于低壓系統(tǒng)，其低壓開關(guān)柜的配出主要有直配的開關(guān)柜和帶交流接觸器的開關(guān)柜。因此晃電的影響本文就從這兩個(gè)方面說起。而對其負(fù)荷的性質(zhì)和重要性就不在此敘述了。

1.1 晃電對直配開關(guān)的影響

一般低壓直配開關(guān)所帶的負(fù)載中間都會(huì)有另外一個(gè)設(shè)備，如變頻器，照明盤，EPS等，其影響最大的后果最嚴(yán)重的應(yīng)該是變頻器。

變頻器由整流器和逆變器兩部分組成，一般的變頻器都具有過壓、失壓以及瞬間停電的保護(hù)功能。一旦失壓（一般指電壓下降到額定電壓的 70%）或停電，變頻器會(huì)檢測其電壓下降速度，如果在晃電比較厲害的情況下，變頻器保護(hù)動(dòng)作作用其出口跳閘。

1.2 晃電對帶交流接觸器的開關(guān)的影響

交流接觸器在企業(yè)低壓系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，而且占了整個(gè)低壓開關(guān)里的90%以上。由于工作原理的特點(diǎn)，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)晃電時(shí)，會(huì)造成其操作線圈短時(shí)斷電或電壓過低，導(dǎo)致線圈對鐵心的吸力小于釋放彈簧的彈力，接觸器釋放或者工作在臨界彈跳區(qū)，在特定的工作環(huán)境下（如石化等連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)），這些情況都是不允許的。

2.抗晃電幾種解決方案

目前，相關(guān)企業(yè)保證供電可靠性的主要辦法是400V系統(tǒng)采用主、備電源供電，再輔以備用電源自投裝置。考慮到對一般工業(yè)企業(yè)而言，負(fù)荷要求不高，不考慮高壓備自投的時(shí)間配合及備投時(shí)間等原因，低壓備自投裝置已經(jīng)可以滿足要求。而在石化、冶金等要求連續(xù)供電的企業(yè)，備自投的使用效果并不理想。原因主要是這些企業(yè)一般負(fù)荷以異步電動(dòng)機(jī)為主，磁場能量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都較小，母線失電后殘壓下降速度比高壓電動(dòng)機(jī)快，加上接觸器操作線圈電源一般接自工作母線本身受到故障的影響，因此，備自投雖然動(dòng)作成功，但母線電壓已遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于70%，低壓接觸器、變頻器已開始陸續(xù)脫扣或停止工作的情況。因此解決抗晃電問題，關(guān)鍵必須采取配套技術(shù)措施解決接觸器可能提前脫扣的問題。

這也是本文重點(diǎn)考慮的角度，針對比例非常高的交流接觸器設(shè)備，我們提出如下幾種方案。

2.1 UPS 抗晃電方案

將接觸器控制回路改造為由UPS供電后，一旦晃電發(fā)生，UPS能夠?qū)⒔佑|器控制線圈的電壓保持一段時(shí)間，則當(dāng)快切合上備用電源時(shí)，即使電壓已下降較多，但因控制線圈電壓得以保持，因此，接觸器不會(huì)脫扣，電動(dòng)機(jī)可直接恢復(fù)運(yùn)行。UPS給接觸器線圈供電需要有一個(gè)設(shè)定時(shí)間，如超過所設(shè)時(shí)間，則電動(dòng)機(jī)不再重起。實(shí)現(xiàn)辦法是增加一個(gè)時(shí)間繼電器，并將其輔助觸點(diǎn)串接在接觸器操作回路中，當(dāng)延時(shí)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值則其輔助觸點(diǎn)斷開接觸器操作回路。

圖1：在線式 UPS 工作原理框圖

在電網(wǎng)電壓工作正常時(shí)，給負(fù)載供電，同時(shí)給儲(chǔ)能電池充電；當(dāng)市電欠壓或突然掉電時(shí)，UPS電源開始工作，由儲(chǔ)能電池給負(fù)載所需電源，維持正常的生產(chǎn)，從電網(wǎng)供電到電池供電沒有切換時(shí)間；當(dāng)由于生產(chǎn)需要，負(fù)載嚴(yán)重過載時(shí)，由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負(fù)載供電，并在負(fù)載正常時(shí)自動(dòng)返回。

當(dāng)?shù)蛪合到y(tǒng)發(fā)生晃電時(shí)，接觸器的線圈能夠依靠 UPS提供的可靠電源正常工作，保持主觸頭的吸合，避免了電機(jī)停機(jī)甩負(fù)荷事故。另外，當(dāng)配電柜的主母線失電，超過一定的時(shí)間后，系統(tǒng)則根據(jù)二次控制部分設(shè)定斷開輸出，避免電壓回復(fù)后事故的發(fā)生。

2.2選用電源延時(shí)模塊或抗“晃電”接觸器方案

交流接觸器在低壓電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。產(chǎn)生晃電故障而導(dǎo)致電壓下降到接觸器最低吸合電壓時(shí)，接觸器均會(huì)斷開。一般有幾種方式可對接觸器進(jìn)行改造。

圖2：不帶晃電交流接觸器控制電路

1）抗晃電交流接觸器

晃電出現(xiàn)時(shí)，接觸器不會(huì)即釋放，也不要工作在臨界彈跳區(qū)，這就要接觸器能夠避開這些情況的出現(xiàn)，具有延時(shí)釋放/避開彈跳區(qū)的接觸器被稱為抗晃電接觸器。

圖3：帶晃電功能的交流接觸器控制電路

2）原有的交流接觸器上增加延時(shí)模塊

在一些改造類項(xiàng)目中，可在接觸器上直接加裝延時(shí)模塊來實(shí)現(xiàn)其抗晃電功能。電源延時(shí)模塊是一種儲(chǔ)能模塊，使用時(shí)串在接觸器控制回路中。

圖4：帶延時(shí)模塊的交流接觸器控制電路

3）再起動(dòng)技術(shù)

同樣在一些改造類項(xiàng)目中，也可在部分真空接觸器上加裝再起動(dòng)控制線路。

圖5：帶再起動(dòng)功能的交流接觸器控制電路

2.3 采用具有欠壓再起動(dòng)功能的低壓綜保的方案

低壓微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)在工業(yè)企業(yè)已經(jīng)得到了廣泛使用。與熱保護(hù)繼電器相比，微機(jī)綜保的功能有大幅度增加，保護(hù)精度也有很大提高，特別是其豐富的控制功能受到了廣大電氣技術(shù)人員的青睞，欠壓再起動(dòng)功能便是

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