防晃電技術(shù)在純堿生產(chǎn)中的應(yīng)用

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

電氣設(shè)備穩(wěn)定運行對于連續(xù)運行行業(yè)至關(guān)重要。純堿生產(chǎn)是一個連續(xù)的過程，任何生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都將對其他環(huán)節(jié)的生產(chǎn)操作或者經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)造成影響。而且電氣系統(tǒng)的故障、不正常狀態(tài)對于整個生產(chǎn)過程影響很大。特別是大規(guī)模的不正常狀態(tài)，在此我們介紹晃電的應(yīng)用以降低對生產(chǎn)的影響。

1 晃電的含義及原因

“晃電”是指因雷擊、短路或其他原因造成的電網(wǎng)短時電壓波動或短時斷電的現(xiàn)象。電氣系統(tǒng)產(chǎn)生晃電的一般類型有：電壓驟降、驟升、短時中斷、電壓閃變。對于一般企業(yè)較多的情況為電壓暫降、短時斷電，相關(guān)國標(biāo)解釋如下：

電壓暫降：在電氣主系統(tǒng)中任何一點傷的電壓突然減少到規(guī)定的閥限，隨后經(jīng)歷一段短暫的間隔恢復(fù)到正常值。其中典型的暫降與短路的發(fā)生和結(jié)束有關(guān)，或者與系統(tǒng)相連裝置上的急劇電流增加有關(guān)。電壓暫降是一個二維的電磁干擾，其等級由電壓和時間或維持時間決定。

短時中斷：供電系統(tǒng)上任何一點所有相位的電壓突然下降到規(guī)定的中斷閥限以下，隨后經(jīng)歷一段短暫時間間隔恢復(fù)到正常值。其中典型的短時中斷與開關(guān)裝置的動作有關(guān)，該動作是由系統(tǒng)或系統(tǒng)相連裝置上短路的發(fā)生和接受引起。

1.1 電壓暫降幅度和持續(xù)時間、短時中斷

表1 電壓暫降的試驗等級和持續(xù)時間(50 Hz/60 Hz)

注：X類由有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會進行定義，對于直接或者間接連接到公共網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，嚴(yán)酷等級不能低于2類要求

10/12周期是指“50 Hz試驗采用10周期”和“60 Hz試驗采用12周期”。

25/60周期是指“50 Hz試驗采用25周期”和“60 Hz試驗采用30周期”。

250/300周期是指“50 Hz試驗采用250周期”和“60 Hz試驗采用300周期”。

tr——電壓上升時間 tf——電壓下降時間 ts——電壓降低后持續(xù)時間圖1 電壓波動曲線

1.2 電壓擾動產(chǎn)生原因及危害

故障性質(zhì)： 高壓系統(tǒng)(本廠或供電網(wǎng))發(fā)生短路故障，切除后恢復(fù)供電。高壓系統(tǒng)發(fā)生絕緣閃絡(luò)。高壓系統(tǒng)重合閘且重合成功。

非故障性質(zhì)：備自投或快切裝置動作。重負(fù)載啟動或大量電機同時再啟動。 雷擊浪涌。

晃電對用電單位的主要影響很多，例如：

1)連續(xù)性不能保證，由于再次啟動生產(chǎn)線時間可能超過幾個小時或幾天，而引起的生產(chǎn)中斷造成的經(jīng)濟損失。

2)原材料損失，由于生產(chǎn)中斷，一些原材料造成不可逆的浪費。

3)安全生產(chǎn)無法保障。

4)電氣主管部門的事故責(zé)任追究。

5)其他無法估量的經(jīng)濟瞬時和社會影響。

電壓擾動一般也就是十幾個毫秒～幾百個毫秒，但是引起的后果和經(jīng)濟損失是無法估量和難以承受的。同時，我們從上面分析的電壓擾動的原因來分析，電壓擾動有些情況是根本無法避免的(如供電網(wǎng)的雷擊閃絡(luò)以及電力施工過程中引起短路故障切除等)。因此，怎么樣以用最小的代價和成本，將電氣系統(tǒng)中出現(xiàn)了短暫的晃電后，迅速的啟動起來，或抗擊過這種波動。那么，解決問題的關(guān)鍵就是解決好低壓系統(tǒng)的敏感元件：接觸器、變頻器、軟啟動器(PLC、DCS等負(fù)載一般配有UPS，無需考慮)的防電壓擾動問題。

2 防晃電措施

針對于化工生產(chǎn)來說，大量風(fēng)機、水泵、減速機、攪拌電機的使用，其控制方式一般為接觸器控制。在發(fā)生晃電情況時接觸器因線圈電壓的降低，必然造成接觸器線圈釋放，從而造成大面積停車情況的發(fā)生。雖然大規(guī)模晃電情況發(fā)生幾率較小，但每次的發(fā)生工藝恢復(fù)都需要大量的時間以及原材料的浪費。同時有些晃電又不可避免，因此減少晃電對主要運行設(shè)備的穩(wěn)定運行十分重要。

一般針對接觸器的防晃電措施：

1)采用UPS，從電源側(cè)進行處理。這種方法雖然可靠，考慮到價格原因和大功率電機，并不適合大規(guī)模應(yīng)用。

2)采用防晃電接觸器，從接觸器本身處理。這種方式內(nèi)部電容采用高壓電容，高壓電容容易受過壓等損傷，同時，正常斷電時也存在延時等問題。

3)失壓再啟動，從二次控制上進行彌補。這種方式屬于事后彌補方式，同時對十幾個毫秒的晃電反應(yīng)不出來，導(dǎo)致接觸器脫扣。

4)輔助控制模塊，晃電保持，掉電釋放。模塊的設(shè)計可靠性要求高，穩(wěn)定性應(yīng)經(jīng)得住考驗。占用一定的體積空間。由此分析可知第四種方式相對可靠，又有較高的適應(yīng)能力。

圖2 防晃電原理圖

擬采用了圖2所示的防晃電模塊。此模塊對原有控制方式改動較小，不需要更換主接觸器。利用現(xiàn)有控制回路，將主接觸器原供電電源接防晃電模塊電源輸入15、16端子位置，主接觸器至防晃電模塊輸出1、2端子位置。防晃電接觸器模塊內(nèi)置高容量電容，根據(jù)主接觸器線圈電阻匹配輸出容量。正常工作時控制回路由模塊15、16端子直接供電至模塊1、2端子維持接觸器正常工作，其中端子15和端子2以及端子16和端子1之間是通過常閉點連接，當(dāng)發(fā)生交流電壓電壓暫降或短時中斷時，端子15和端子2以及端子16和端子1之間常閉點打開，裝置啟動交流轉(zhuǎn)換直流，切換到直流維持狀態(tài)，接觸器線圈在直流電壓的維持下保證正常吸合。期間可維持1～5 s，維持時間可根據(jù)設(shè)備實際運行狀況進行改變。當(dāng)系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常后，端子15和端子2以及端子16和端子1之間轉(zhuǎn)換為閉合狀態(tài)，由交流電壓維持接觸器線圈吸合，同時恢復(fù)高容量電容充電用以下次晃電的發(fā)生。其中端子5和端子6為自啟動端子，對于一些允許自啟動的設(shè)備，當(dāng)停電時間超過模塊設(shè)定時間停車后，可進行自動啟動。保證重要設(shè)備第一時間啟動，但此功能的使用需十分謹(jǐn)慎，因一些設(shè)備停車再啟動會造成人員或設(shè)備的安全。當(dāng)正常開停車時，即SB2斷開時，高容量電容不投入使用，接觸器KM正常失電不會造成延時停車現(xiàn)象。

3 總 結(jié)

通過上述對晃電發(fā)生的原因、影響分析，幾種防晃電措施的對比，總結(jié)出了目前比較好的防晃電措施。正因為電力系統(tǒng)運行過程中，微小或偶爾的故障造成的電壓暫降和短時中斷不可避免。如何將對生產(chǎn)系統(tǒng)的影響降低到最小是電氣技術(shù)、運行維護人員應(yīng)考慮的。但并不是防晃電措施運用到所有的設(shè)備中，如運用過多在電壓恢復(fù)過程中大量設(shè)備同時啟動，會對剛剛恢復(fù)正常的電力系統(tǒng)出現(xiàn)較大的沖擊。反而會造成更大面積的停電事故。因此在選擇需保電設(shè)備時，一定要考慮周全。