電動(dòng)機(jī)抗“晃電”技術(shù)的應(yīng)用

伏彬

（南京鈦白化工有限責(zé)任公司，南京210047）

1 “晃電”的產(chǎn)生原因及其危害

“晃電”是指電網(wǎng)因雷擊、短路、大負(fù)載起動(dòng)等情況引起的供電電源電壓大幅度下跌或電壓短時(shí)中斷數(shù)秒，致使用電設(shè)備不能正常工作的現(xiàn)象[1]。

在工業(yè)生產(chǎn)中，常常會(huì)因“晃電”造成許多重要的低壓電機(jī)停機(jī)，而關(guān)鍵機(jī)組的停機(jī)又會(huì)導(dǎo)致大機(jī)組，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)裝置連鎖停機(jī)，最終導(dǎo)致連續(xù)生產(chǎn)過程被迫中斷，生產(chǎn)裝置被迫緊急停車，從而給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。導(dǎo)致這一情況出現(xiàn)的原因是電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行離不開接觸器、軟起動(dòng)器和變頻器等控制設(shè)備，“晃電”時(shí)交流接觸器會(huì)斷電釋放，軟起動(dòng)器和變頻器也會(huì)停機(jī)，因此，造成電機(jī)停機(jī)，從而導(dǎo)致一系列事故的發(fā)生。

2 目前采用的抗“晃電”技術(shù)

2.1 抗“晃電”的意義

①保持生產(chǎn)的連續(xù)性，減少故障停車的發(fā)生；

②防止事故擴(kuò)大，避免次生事故發(fā)生；

③減少設(shè)備檢修次數(shù)，延長設(shè)備使用壽命；

④提高設(shè)備連續(xù)運(yùn)行效率。

2.2 現(xiàn)有的抗“晃電”技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)

由于抗“晃電”的重要性，市場(chǎng)上有不少抗“晃電”的產(chǎn)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(tǒng)；

④利用電機(jī)分批再起動(dòng)器；

⑤應(yīng)用微機(jī)電機(jī)智能保護(hù)監(jiān)控裝置。

2.2.1 各種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

UPS 是最直接，也是最容易實(shí)現(xiàn)抗“晃電”功能的技術(shù)，它在“晃電”后為設(shè)備提供備用電源，使得電動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。然而UPS 的造價(jià)昂貴且功率偏小，并不能在工廠大規(guī)模使用，只適合用于監(jiān)控或一些極其重要且功率很小的設(shè)備。

在線路“晃電”時(shí)，永磁式交流接觸器可保證接觸器依然處于吸合狀態(tài)，當(dāng)線路電壓回到正常值時(shí)可正常工作。然而，首先永磁式交流接觸器價(jià)格較高，不利于推廣；其次，在“晃電”時(shí)線路電壓處于不穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)接觸器處于吸合狀態(tài)，就會(huì)導(dǎo)致施加在電動(dòng)機(jī)上的電壓不穩(wěn)，可能會(huì)因?yàn)殡妷旱停斐呻妱?dòng)機(jī)的燒毀。

增加直流電源系統(tǒng)、電機(jī)分批再起動(dòng)器、微機(jī)電機(jī)保護(hù)監(jiān)控裝置都需要大量投資，而且都需要增加廠房，然而現(xiàn)場(chǎng)的布局沒有空間來布置。

2.2.2 抗“晃電”措施的使用原則

要求所有的抗“晃電”措施只在停電后的短時(shí)間內(nèi)起作用，在短時(shí)間內(nèi)（一般為2～5s）等待備用電源自動(dòng)投入或電壓恢復(fù)正常。超出該時(shí)間范圍，抗“晃電”措施應(yīng)自動(dòng)解除，因?yàn)榇藭r(shí)斷電已成定局，應(yīng)采取其他措施進(jìn)行緊急停車，避免損失擴(kuò)大。而且抗“晃電”措施必須避免恢復(fù)供電后電動(dòng)機(jī)盲目自起動(dòng)。對(duì)于手動(dòng)停車或事故跳閘的電動(dòng)機(jī)，抗“晃電”措施無效[2]。

3 南京鈦白化工有限責(zé)任公司采用的幾種抗“晃電”措施及其效果

由于各種原因，現(xiàn)有的抗“晃電”技術(shù)在南京鈦白化工有限責(zé)任公司都不能推廣，為了降低“晃電”帶來的危害，我們進(jìn)行了如下改造。

3.1 高壓電動(dòng)機(jī)抗“晃電”措施

高壓配電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)初期就已經(jīng)考慮“晃電”干擾的因素，均配有低電壓保護(hù)器、直流屏等一系列保護(hù)措施，再加上現(xiàn)有的高壓電動(dòng)機(jī)都是單臺(tái)獨(dú)立設(shè)備，此次改造就不予考慮。

3.2 低壓電動(dòng)機(jī)抗“晃電”措施

在低壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)回路中，交流接觸器是啟動(dòng)電機(jī)最基本的電器元件，其工作原理是：交流接觸器工作線圈得電后，產(chǎn)生電磁力吸合銜鐵帶動(dòng)交流接觸器主、附觸點(diǎn)閉合，主觸點(diǎn)接通工作主回路給負(fù)載提供電力，輔助觸點(diǎn)接通控制回路并保持吸合狀態(tài)。當(dāng)電壓降至接觸器線圈額定電壓的70%以下時(shí)，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”能力最弱的電氣設(shè)備，因此，也是工廠采取抗“晃電”措施的主要對(duì)象。

3.2.1 目前南京鈦白化工有限責(zé)任公司采取的抗“晃電”技術(shù)

對(duì)于所有采用變頻器控制的電機(jī)，通過變頻器內(nèi)部參數(shù)設(shè)定，在發(fā)生“晃電”時(shí)，保障變頻器可短暫運(yùn)行1～3s，由此防止設(shè)備停止運(yùn)行。

對(duì)于由接觸器控制的電機(jī)，根據(jù)南京鈦白化工有限責(zé)任公司的實(shí)際情況，通過時(shí)間繼電器與低電壓繼電器的配合，如圖1所示，利用時(shí)間繼電器的工作原理，在因“晃電”造成交流接觸器主觸點(diǎn)斷開時(shí)，保證此時(shí)的控制回路在一段時(shí)間內(nèi)處于導(dǎo)通狀態(tài)，在線路電壓恢復(fù)正常時(shí)，交流接觸器再次吸合。

3.2.2 南京鈦白化工有限責(zé)任公司的抗“晃電”技術(shù)的工作原理

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

圖1

在額定電壓情況下，欠壓繼電器KV 工作，常開觸點(diǎn)閉合，時(shí)間繼電器KT2 得電動(dòng)作，時(shí)間繼電器KT2 常閉觸點(diǎn)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)延時(shí)斷開，此時(shí)控制回路處于正常的工作狀態(tài)，當(dāng)交流接觸器處于工作狀態(tài)時(shí)，時(shí)間繼電器KT1 得電動(dòng)作，時(shí)間繼電器的延時(shí)斷開觸點(diǎn)KT1 閉合；當(dāng)線路發(fā)生“晃電”時(shí)，交流接觸器斷開，時(shí)間繼電器KT2 失電，常閉觸點(diǎn)KT2 閉合，時(shí)間繼電器KT1 失電，觸點(diǎn)KT1 在設(shè)定時(shí)間內(nèi)保持閉合狀態(tài)，此時(shí)交流接觸器的線圈前的線路保持閉合狀態(tài)，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)電壓恢復(fù)正常，此時(shí)交流接觸器可再次吸合。

3.3 抗“晃電”效果

南京鈦白化工有限責(zé)任公司通過簡單的改造，使電機(jī)抗“晃電”能力大大提高，因電力系統(tǒng)影響造成的非計(jì)劃停工現(xiàn)象在改造前為每年3～5 次，改造后尚未發(fā)生因“晃電”造成的非計(jì)劃停工。由此可見，制定切實(shí)可行的抗“晃電”措施以增強(qiáng)生產(chǎn)裝置的抗“晃電”能力是十分重要的。