試分析石油化工裝置抗晃電措施的探討研究

韓亮

（大慶油田化工有限公司甲醇分公司，黑龍江 大慶 163411）

晃電即是指供電系統(tǒng)因雷擊、短路或是其他原因造成電網(wǎng)短時故障，引發(fā)電壓劇烈波動、閃變以及短時間停電。晃電對于連續(xù)型生產(chǎn)企業(yè)的危害大，這類企業(yè)的一些重要設(shè)備和整個工藝生產(chǎn)過程是連鎖的，因此一旦發(fā)生晃電現(xiàn)象，就會導致整個生產(chǎn)線癱瘓，使生產(chǎn)活動陷入停滯。因此探究石油化工裝置抗晃電措施對于企業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。

1 “晃電”的危害分析

1.1 晃電的含義分析

供電系統(tǒng)產(chǎn)生晃電的基本類型包括電壓驟降、電壓驟升、短時斷電、電壓閃變等。近些年來，為更好的滿足社會生產(chǎn)和人們生活的用電需求，我國在電網(wǎng)建設(shè)方面投入的力度越來越高，電網(wǎng)并網(wǎng)和環(huán)網(wǎng)日益擴大，饋電變壓器容量的增大使得配出回路也在逐漸增多，“晃電”現(xiàn)象增加，造成這種現(xiàn)象的主要原因是因相鄰回路故障引發(fā)的電壓波動出現(xiàn)增高?；坞姷淖畛３掷m(xù)時間一般為故障保護的切除時間?！盎坞姟痹斐傻慕佑|器釋放，采取常規(guī)的微處理器自啟動設(shè)備是無法解決的，這是因為其故障時間要低于微處理器的電壓采集周期時間，因此難以識別。

1.2 晃電對石油化工企業(yè)生產(chǎn)的影響和危害

在出現(xiàn)“晃電”現(xiàn)象時，電網(wǎng)中的交流接觸器的操作線圈會出現(xiàn)短時斷電或是電壓過低的情況，導致線圈對鐵芯的吸引力小于釋放彈簧的彈力，此時就會有一定的幾率出現(xiàn)接觸器釋放的情況，造成電動機大規(guī)模跳閘。同時，出現(xiàn)晃電時，變頻器的逆變器件在失電壓的情況下，會發(fā)生指令停止跳閘。此外，晃電對配電所也會產(chǎn)生一定的負面影響?；坞姲l(fā)生時會出現(xiàn)劇烈的電網(wǎng)電壓波動，導致變電所進線開關(guān)柜欠電壓，從而引發(fā)低電壓保護誤動作，使得母線出現(xiàn)失電現(xiàn)象。石油化工企業(yè)生產(chǎn)活動需要在高溫、高壓的條件下開展，具有易燃易爆、易腐蝕泄漏等的特征，加之其生產(chǎn)工藝十分復(fù)雜，因此對連續(xù)性生產(chǎn)的要求較高。企業(yè)在從事生產(chǎn)工作的過程中一旦出現(xiàn)“晃電”現(xiàn)象，很容易導致電動機控制回路中的交流接觸器釋放，此時電動機、軟啟動器以及變頻器都會停止運行，同時機泵跳閘停機會導致機組出現(xiàn)連鎖停機，這將會對石油化工企業(yè)帶來一系列的重大危害，如設(shè)備損壞、物料泄漏、防控或是報廢，不僅會造成嚴重的經(jīng)濟損失，一些化工原料泄露還會對工人的生命安全造成惡劣的影響。基于此，“晃電”現(xiàn)象是威脅石油化工企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的重要因素，石油化工企業(yè)必須做好“晃電”預(yù)防工作，實現(xiàn)自身生產(chǎn)作業(yè)的連續(xù)性，保障自身產(chǎn)品的質(zhì)量，如此才能獲得更加顯著的經(jīng)濟效益。

2 石油化工裝置抗晃電措施分析

2.1 UPS抗晃電系統(tǒng)的應(yīng)用

石油化工企業(yè)在生產(chǎn)的過程中，對于一些重要的控制系統(tǒng)，如DCS或是PLC等，其工作電源最好采取UPS接入，這樣可以有效的避免“晃電”現(xiàn)象的發(fā)生。UPS電源通常由兩個部分構(gòu)成，分別是主機和儲能電池。石油化工企業(yè)生產(chǎn)具有連續(xù)性的特征，因此應(yīng)該極力避免出現(xiàn)斷電現(xiàn)象。應(yīng)用UPS電源系統(tǒng)就可以有效的達成這一目的。石油化工生產(chǎn)作業(yè)一旦發(fā)生“晃電”現(xiàn)象，UPS電源系統(tǒng)會在第一時間得知，可以自行啟動對部分不能停電的設(shè)備和裝置進行供電，發(fā)揮出應(yīng)急電源的作用，這樣就可以為事故的處理爭取到足夠的時間。在電網(wǎng)正常工作時主要負責為負載供電，同時為UPS電源系統(tǒng)的儲能電池進行充電。一旦電網(wǎng)出現(xiàn)欠壓或是斷電時，UPS電源系統(tǒng)就會投入工作，從電網(wǎng)供電即時切換到電池供電模式，通過儲能電池進行供電，維持石油化工企業(yè)生產(chǎn)工作的正常進行。在“晃電”現(xiàn)象發(fā)生時，石油化工企業(yè)供電系統(tǒng)中的接觸器可以在UPS電源系統(tǒng)的支持下正常運行，避免其線圈出現(xiàn)短時斷電或是電壓過低的情況，從而避免電極停機甩負荷事故的發(fā)生。同時，在配電柜的主母線失電超出一定的時間之后，UPS電源系統(tǒng)會根據(jù)二次控制部分設(shè)定斷開輸出，避免電壓回復(fù)時出現(xiàn)事故。圖1為UPS電源系統(tǒng)的控制接線圖。

圖1 UPS 防晃電系統(tǒng)控制接線圖

由上圖1可知，在QF1閉合的情況下，UPS得電，按動按鈕SB2后，接觸器KM會吸合，控制母線得電，此時控制電源母線即處于UPS供電模式。一旦發(fā)生“晃電”現(xiàn)象，UPS內(nèi)部的電池會自動狀態(tài)切換，維持母線電壓不變，避免接觸器斷開。系統(tǒng)中的KT是失電延時繼電器，在電源電壓正常的情況下，其延時觸點處于閉合狀態(tài)，此時接觸器的線圈帶電，控制電源母線帶電后為各個控制回路正常供電。若是電源電壓下跌超出設(shè)定時間會促使進線開關(guān)斷開，KT的延時觸頭就會斷開，之后KM會因失電而斷開，進而電源母線失電，這樣就可以避免電源恢復(fù)后出現(xiàn)電動機再起動的現(xiàn)象。

2.2 DC-BANK抗晃電系統(tǒng)

為了避免晃電對供電系統(tǒng)變頻器的影響，雖然可以通過取消變頻器低壓保護設(shè)置的方式快速重起動，但是在這種方式下，關(guān)鍵電機的停止和重起會對石油化工企業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性造成干擾，導致產(chǎn)品的次品率提高。同時，低壓保護設(shè)置可以為變頻器提供過流保護，取消這一設(shè)置會對變頻器埋下一定的安全隱患。相對于上述方法，現(xiàn)階段石油化工企業(yè)在對變頻器進行抗晃電時，通常采取具有高效、可靠、可拓展、低故障率等優(yōu)點的DC-BANK。DC-BANK常用于對供電質(zhì)量要求較高的特殊負載場所，有效的解決了交流并機寬和切換時間方面的難題。在電網(wǎng)正常工作的情況下，變頻器是通過交流母線進行供電，此時DC-BANK系統(tǒng)處于熱備用狀態(tài)下，系統(tǒng)中的電池組會通過充電整流器進行充電。而在“晃電”現(xiàn)象發(fā)生時，電網(wǎng)電壓驟降，導致變頻器直流母線電壓低于壓差控制器設(shè)定的電壓，這時就會從交流母線供電切換為有DC-BANK系統(tǒng)向變頻器的直流母線供電，維持變頻器的正常運行。圖2為DCBANK系統(tǒng)的工作模式。

2.3 交流接觸器抗晃電技術(shù)應(yīng)用

圖2 DC-BANK抗晃電系統(tǒng)工作模式

交流接觸器是低壓電動機控制系統(tǒng)中常用的裝置之一，在“晃電”現(xiàn)象發(fā)生時，由于電壓持續(xù)下降到接觸器最低吸合電壓之下，接觸器就會斷開導致電動機停止運行。針對這一問題，可以采取以下抗晃電技術(shù)：其一，采用抗晃電交流接觸器。為了避免接觸器在“晃電”現(xiàn)象發(fā)生時出現(xiàn)釋放或是工作在臨界彈跳區(qū)，可以采用能夠延時釋放并可以避免臨界彈跳區(qū)的晃電接觸器。這種抗晃電接觸器的原理是在“晃電”現(xiàn)象發(fā)生時，接觸器的主觸頭延時釋放，保障“晃電”間接觸器不脫扣。圖3為抗晃電接觸器的控制線路安裝接線圖。需要特別注意的是，圖中交流接觸器KM和按鈕SB1應(yīng)該通過導線直接相連，不然抗晃電接觸器將無法分別斷電指令和晃電影響，反而會帶來不利影響。其二，在現(xiàn)有的交流接觸器上增設(shè)延時模塊。采用抗晃電接觸器需要對原有的交流接觸器進行替換，這樣就會造成資源的浪費。因此除了這種方法，還可以在原有的交流接觸器上增設(shè)延時模塊，這樣就可以起到和應(yīng)用抗晃電模接觸器同樣的效果，實現(xiàn)晃電保護。其三，再起動技術(shù)。再起動技術(shù)通常應(yīng)用于采用真空接觸器的設(shè)備，具體是通過增設(shè)再起動模塊的方式起動控制線路。

圖3 抗晃電接觸器安裝接線圖

3 結(jié)語

綜上所述，石油化工企業(yè)生產(chǎn)活動對連續(xù)性的要求較高，因此“晃電”現(xiàn)象對石油化工企業(yè)生產(chǎn)的危害性極大，必須采取一定的抗晃電措施。本文基于“晃電”現(xiàn)象對石油化工企業(yè)的具體危害，有針對性的提出了相應(yīng)的抗晃電措施。