低壓配電設(shè)備防晃電的一些對(duì)策

劉文波

（中國(guó)民用航空中南地區(qū)空中交通管理局湖北分局湖北 武漢 430302）

低壓配電設(shè)備防晃電的一些對(duì)策

劉文波

（中國(guó)民用航空中南地區(qū)空中交通管理局湖北分局湖北 武漢 430302）

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，所使用的配電設(shè)備都屬于低壓范圍的，而正因?yàn)檫@種低壓的配電設(shè)備會(huì)出現(xiàn)晃電現(xiàn)象的發(fā)生就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備停止運(yùn)行，進(jìn)而就會(huì)造成生產(chǎn)線的斷斷續(xù)續(xù)，更甚者會(huì)影響經(jīng)濟(jì)效益。本文就目前大部分工業(yè)生產(chǎn)的低壓配電中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的晃電并導(dǎo)致停機(jī)的狀況，提出了一些實(shí)踐性的解決方法，最后確定出了一個(gè)最經(jīng)濟(jì)適用的方案。

低壓配電；防晃電；不停機(jī)

1 引言

目前，低壓配電系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的地位是不可替代的，但是，若有晃電的現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)上的不連續(xù)性，與其相關(guān)的損失也就會(huì)很巨大，因此，預(yù)防“晃電”的系統(tǒng)就顯得尤為重要，該系統(tǒng)會(huì)在減少晃電所帶來的損失方面擁有重要的地位。至今，解決低壓配電系統(tǒng)晃電問題的主要措施有兩大種：做到晃電再啟動(dòng)和避免晃電的接觸器跳閘的現(xiàn)象?；坞娫賳?dòng)即大多數(shù)保護(hù)電機(jī)的機(jī)器的廠家所標(biāo)示的相較于同類產(chǎn)品較好的特點(diǎn)，但實(shí)際上這樣的自動(dòng)且再啟動(dòng)的功能并不能使系統(tǒng)做到防晃，而且還會(huì)因?yàn)楹芏嚯姍C(jī)在同時(shí)啟動(dòng)的時(shí)候拖垮電網(wǎng)的現(xiàn)象；另外，在發(fā)生晃電的時(shí)候，避免接觸器能夠不跳閘的方法，就能夠徹底地確保低壓配電設(shè)備做到不停機(jī)。

2 晃電的基本知識(shí)

2.1 什么是晃電

低壓電力系統(tǒng)在遇到雷擊、大風(fēng)等特殊天氣時(shí)，還有遇到線路短路后又重新合閘的情況以及單相電在操作不當(dāng)造成短路等故障時(shí)，若重新接地后系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)恢復(fù)等方面的原因可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成短時(shí)間的電壓波動(dòng)和短時(shí)間的斷電的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就被稱為“晃電”，時(shí)間一般會(huì)維持幾秒甚至更短。

2.2 產(chǎn)生晃電的原因

電網(wǎng)是由各級(jí)變電站組成的，用戶的分布點(diǎn)很多，分布的范圍也很廣，所以就極易造成短路或過電流等故障，如果在發(fā)生故障之后，這個(gè)回路的繼電方面的保護(hù)措施就會(huì)啟動(dòng)，并且會(huì)切斷有故障的回路。該故障從發(fā)生到切除用時(shí)為20～700ms。在這段時(shí)間內(nèi)，一些其它沒有出現(xiàn)故障的回路上的電壓就會(huì)暫時(shí)降低，這樣就會(huì)出現(xiàn)晃電的現(xiàn)象。此外，夏季是一個(gè)雷電多發(fā)的季節(jié)，遇到雷電時(shí)低壓配電電網(wǎng)的電壓也會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)下降的現(xiàn)象，故而也會(huì)造成晃電。

2.3 晃電的后果

假如出現(xiàn)了晃電的現(xiàn)象，由于線圈的端電壓會(huì)暫時(shí)低于正常工作的電壓而造成交流電接觸器的線圈脫扣的現(xiàn)象，即主要的接觸頭就會(huì)斷開，進(jìn)而造成電機(jī)泵的停運(yùn)、低壓配電設(shè)備出現(xiàn)停電的現(xiàn)象，這樣也就會(huì)造成工業(yè)生產(chǎn)的不連續(xù)性，給企業(yè)帶來一些經(jīng)濟(jì)上的損失，還極易出現(xiàn)一些安全方面的事故，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備也不利。所以，在大多數(shù)企業(yè)的生產(chǎn)中，尤其石油化工方面的企業(yè)，在那些有重要地位的機(jī)泵連續(xù)生產(chǎn)的情況下，是不要求在工藝上設(shè)置設(shè)備電源的短時(shí)中斷的（即晃電），以此來避免設(shè)備在運(yùn)行過程中的跳閘停電現(xiàn)象。

3 交流電接觸器預(yù)防晃電的措施

防晃電的關(guān)鍵就在于電源電壓降低為交流電接觸器所能釋放出的電壓值以及所能持續(xù)的時(shí)間能夠超過釋放的時(shí)間時(shí)（＞80ms），交流電的接觸器仍能正常工作并保持接觸頭不出現(xiàn)脫扣的現(xiàn)象，由于慣性的原因，在晃電發(fā)生的時(shí)候電機(jī)所帶動(dòng)的設(shè)備，其轉(zhuǎn)速?zèng)]有明顯的降低，在晃電現(xiàn)象消失之后，在低壓配電系統(tǒng)恢復(fù)至正常供電狀態(tài)后，電機(jī)的電流也會(huì)有較小幅度的過沖現(xiàn)象，直到恢復(fù)到正常的運(yùn)行值，這種情況下，若接觸器不發(fā)生脫扣的現(xiàn)象，就可以很好地防止晃電帶來的不連續(xù)生產(chǎn)的發(fā)生。

正因?yàn)榉阑坞姽δ苤饕羌性诮佑|器線圈上的，此時(shí)若采用某些措施就能做到晃電時(shí)接觸器不跳閘，即通過某種途徑（永磁型、機(jī)械閉鎖型和持續(xù)供電型）來達(dá)到接觸器的主觸頭能夠閉合的目的。

3.1 機(jī)械閉鎖型的接觸器

通過對(duì)大多數(shù)接觸器的類型的研究，我們發(fā)現(xiàn)了一種許多廠家都在使用的接觸器，該產(chǎn)品都會(huì)帶著一種叫做鎖扣頭的機(jī)械形鎖扣的裝置，現(xiàn)在就以我們?cè)褂眠^的施耐德牌的接觸器為例，機(jī)械形鎖扣的裝置LA6-DK10M在合閘運(yùn)行的時(shí)候，且同時(shí)在接觸器上的線圈出現(xiàn)帶電吸合狀態(tài)后，也就是會(huì)通過機(jī)械式提拉的方式來使主觸頭閉合，在這種情況下，電機(jī)就能正常地運(yùn)行，然而若電機(jī)在需要正常停機(jī)的時(shí)候，接觸器的機(jī)械形鎖扣就得有一個(gè)電壓信號(hào)，才能使得鎖扣能夠脫開，也就是主觸頭也得到了釋放。該過程中關(guān)鍵的地方就在于鎖扣與主觸頭之間的吸合和所釋放出的信號(hào)電源來自哪個(gè)地方，若取自自己的配電設(shè)備上，如配電盤或者開關(guān)柜，這樣盡管能夠暫時(shí)避免晃電的發(fā)生，但是假如配電系統(tǒng)在停電檢修時(shí)就會(huì)斷開上一級(jí)的開關(guān)，這時(shí)接觸器的分閘就很南實(shí)現(xiàn)了。所以，我們就可以通過下面的幾種方法來解決這個(gè)問題，如圖1所示。即必須通過另外接一個(gè)UPS式的不間斷型的電源，這樣就能給LA6-DK10M型的鎖扣的裝置提供電源了；此外，該回路中還得有一個(gè)可以在斷電的時(shí)候延時(shí)的時(shí)間型的繼電器，以便可以在正常情況下停電檢修時(shí)能夠及時(shí)使接觸器斷開，而且短時(shí)間的晃電現(xiàn)象時(shí)也能確保鎖扣頭之間的吸合；DCS可以輸入一個(gè)持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)的合閘信號(hào)，一般地，這種持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的信號(hào)不能滿足接觸器的鎖扣頭之間吸合所需要的時(shí)間；實(shí)際操作中，在操作柱上的S1號(hào)按鈕在按動(dòng)并維持合閘的時(shí)候要盡量多保持一段時(shí)間。總之，依靠這種此種措施來預(yù)防晃電現(xiàn)象的發(fā)生是不夠的。

圖1 機(jī)械鎖扣型防晃電裝置控制原理圖

3.2 永磁型的交流電接觸器

目前在市售的許多永磁型的斷電延時(shí)的接觸器，對(duì)電的正負(fù)極進(jìn)行了簡(jiǎn)單的處理，靠其能夠產(chǎn)生各種方向的磁場(chǎng)的方式來使接觸器達(dá)到吸合的效果。該接觸器在不工作的時(shí)候，動(dòng)、靜兩個(gè)接觸頭就會(huì)處在一個(gè)釋放的狀態(tài)中，此時(shí)如果給吸引線圈兩端通電，磁極就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)就會(huì)引導(dǎo)接觸器的觸頭從釋放向吸合的移動(dòng)，這時(shí)，動(dòng)觸頭就能夠儲(chǔ)存一定的能量。一旦接觸器的觸頭之間產(chǎn)生出電弧，就導(dǎo)致電磁間隙縮小，會(huì)使永磁力劇增，吸合的速度也會(huì)相應(yīng)地加快，吸合的時(shí)間也會(huì)控制在20ms以下，這就可以避免觸頭在吸合的時(shí)候的燒蝕現(xiàn)象。在控制電壓比規(guī)定的電壓值高的情況下，盡管電壓之間的波動(dòng)不會(huì)對(duì)動(dòng)、靜兩個(gè)觸頭之間的保持力造成影響，同樣的，觸頭也不會(huì)發(fā)生振動(dòng)，也就可以完全避免燒毀觸頭的現(xiàn)象。

但由于這種靠電磁感應(yīng)來工作的接觸器極易受到電磁干擾，所以對(duì)使用的場(chǎng)地要求極高，在有大量通信的地方不適用，另外，此類的接觸器還需要一個(gè)另外的分閘，產(chǎn)生的分閘信號(hào)才能保證其正常工作。所以，依靠這種此種措施來也不夠完全預(yù)防晃電現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 持續(xù)性的供電型接觸器

廣州邦浦FS系列是一種在發(fā)生晃電時(shí)能夠依靠?jī)?nèi)部的充。

放電電源在短時(shí)間內(nèi)給接觸器的線圈提供電壓的一種接觸器，該方法可以保證接觸器的主觸頭不脫扣，其它的回路控制原理并沒有大的變化，如圖2所示。

圖2 持續(xù)供電型防晃電裝置控制原理圖

4 不間斷電源UPS（Uninterruptible Power Supply）供電

因此，我們可以考慮使用UPS不間斷形電源來為連接接觸器的線圈相對(duì)應(yīng)的控制回路提供電源。UPS電源系統(tǒng)由主機(jī)和儲(chǔ)能電池這兩大部分組成，主機(jī)部分決定電源系統(tǒng)的額定輸出功率的大小，由于UPS形的電源在針對(duì)性能不同時(shí)，其負(fù)載的驅(qū)動(dòng)能力也就會(huì)不同，一般地，其能夠負(fù)載的功率應(yīng)該達(dá)到UPS形電源的額定功率的70%。工作原理就如圖3所示。

圖3 UPS的工作原理示意圖

通過AC-DC式的變換和DC-AC的逆變過程來實(shí)現(xiàn)UPS的充放電過程。如果采用一臺(tái)3KVA的UPS提供電源，對(duì)它需要的接觸器臺(tái)數(shù)作簡(jiǎn)單計(jì)算，如下：

3000VA×0.9÷32VA≈84臺(tái)

（負(fù)載功率因數(shù)為一常數(shù)，按0.9計(jì)算）

這樣，一臺(tái)3KVA的UPS幾乎可以同時(shí)使84臺(tái)接觸器保持吸合的狀態(tài)，按平均每面低壓配電開關(guān)柜需要有6個(gè)電機(jī)回路來計(jì)算，這樣的電源可以使14面低壓配電開關(guān)柜上的接觸器的線圈正常工作，目前，市售的低壓方面的配電部分的變壓器每臺(tái)都帶有大概14面左右的抽屜柜，這樣的話，對(duì)于一臺(tái)3kVA這樣的UPS就可以使一臺(tái)0.4kV的變壓器所帶的負(fù)荷做到不間斷供電目的；而變壓器的尺寸也大約為420×140×370（長(zhǎng)×寬×高mm）左右，這樣的變壓器就可以完全安裝進(jìn)開關(guān)柜當(dāng)中；所需要的價(jià)格大約在4200元左右，而且這種方法沒有另加別的元器件的困擾，所以，依靠這種此種措施來完全預(yù)防晃電現(xiàn)象的發(fā)生是可行的。

5 結(jié)論

目前低壓配電的行業(yè)中，針對(duì)“防晃電”措施很多，但是成套的配電系統(tǒng)本身就需要很大的成本，利潤(rùn)的上升空間很小，所以就要求在解決晃電不停機(jī)的同時(shí)，也要提高經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)謀發(fā)展，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展謀出路。

[1]郁娟.幾種防晃電措施在化工企業(yè)電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].南通職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，10（1）：101～104.

[2]劉玉杰，周博，張玉星.變頻器防晃電改造方案探討[J].科技信息，2013，15（17）：116～117.

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TM52

A

1004-7344（2016）16-0069-02

2016-5-20

劉文波（1968-），男，本科，主要從事通信導(dǎo)航設(shè)備的低壓供配電方面的工作，包括UPS設(shè)備，STS設(shè)備等。