天然氣分輸站發(fā)電機電壓波動危害分析與解決方案

馬倩倩　董常龍

摘 要：發(fā)電機是天然氣分輸站供電系統(tǒng)必不可少的組成部分，發(fā)電機在運行中受轉(zhuǎn)速等多方因素的影響會產(chǎn)生電壓波動，較大電壓波動會造成UPS、計量系統(tǒng)、自控系統(tǒng)故障，對天然氣的安全生產(chǎn)有較大安全隱患及經(jīng)濟損失，如何防止發(fā)電機電壓波動的危害，本文從天然氣分輸站實際生產(chǎn)中遇到問題著手，分析原因，提出解決措施，并將其推廣應用，確保天然氣分輸站供電系統(tǒng)的安全運行，提高經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：天然氣分輸站;發(fā)電機;電壓波動;安全運行

1 引言

近幾年來，隨著天然氣管道的建設及投產(chǎn)運行，天然氣已廣泛應用于各行各業(yè)中，因此，天然氣的穩(wěn)定供應也顯得日益重要要，天然氣分輸站電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是確保天然氣分輸站安全生產(chǎn)的重要保障，在發(fā)電機供電過程中，發(fā)電機電壓波動威脅著分輸站的安全運行，如何有效的解決發(fā)電機電壓波動造成的影響顯得頗為重要。

2 發(fā)電機電壓波動危害簡述與原因分析

2.1 發(fā)電機電壓波動對UPS的危害

天然氣分輸站在使用發(fā)電機供電過程中，UPS顯示輸入電壓異常并報警停機，事件造成了自控系統(tǒng)、計量系統(tǒng)終止運行，事后經(jīng)查閱UPS歷史記錄顯示，在發(fā)電機運行過程中，發(fā)電機輸出電壓、頻率存在較大波動，UPS經(jīng)過多次逆變供電，旁路供電的自我保護調(diào)節(jié)，仍超出UPS承受的范圍，最終造成UPS故障停機。

2.2 發(fā)電機電壓波動對穩(wěn)壓器的危害

為避免電壓波動的危害，天然氣分輸站在UPS前端安裝了穩(wěn)壓器穩(wěn)壓保護，但在發(fā)電機供電過程中，穩(wěn)壓器顯示過載電壓故障停機，后經(jīng)檢查確認穩(wěn)壓器線圈因電壓沖擊損壞，事件還造成了部分電動閥故障。

2.3 發(fā)電機電壓波動危害的原因分析

上述兩次事件均因發(fā)電機電壓波動造成的，為確定發(fā)電機電壓波動情況，我們使用了電能質(zhì)量分析儀分析了發(fā)電機啟動和運行過程中輸出電壓的變化情況，經(jīng)分析發(fā)電機供電過程中存在電壓波動，啟動過程中變化最大，部分電壓波動超出了電壓波動正常范圍，有較強沖擊作用，至此，可以確定電壓波動是造成兩次事件的根本原因。

3 發(fā)電機電壓波動危害的解決方案

3.1 發(fā)電機電壓波動危害的解決方案

根據(jù)發(fā)電機工作原理，輸出電壓與發(fā)電機轉(zhuǎn)速成正比例關(guān)系，發(fā)電機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)造成了電壓波動，因此，解決發(fā)電機電壓波動的危害，可從如下兩個方案著手，一是控制發(fā)電機轉(zhuǎn)速，保持發(fā)電機轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，輸出電壓即可平穩(wěn)。二是在電壓波動較大的區(qū)間斷開發(fā)電機的供電，設備轉(zhuǎn)為UPS供電模式，待供電電壓穩(wěn)定后再使用發(fā)電機供電。

3.2 解決方案的優(yōu)化

首先控制發(fā)電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。受發(fā)電機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)精度的限制，在調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)到最優(yōu)狀態(tài)下，但仍存在偶爾波動的情況，此方案無法徹底解決電壓波動問題。其次在電壓波動較大的區(qū)間斷開發(fā)電機的供電，設備轉(zhuǎn)為UPS供電模式，待供電電壓穩(wěn)定后再使用發(fā)電機供電。按照分輸站供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，只需在自動切換開關(guān)柜與UPS輸入配電柜之間加裝一套可檢測判斷電壓波動的開關(guān)控制柜，在發(fā)電機有電壓波動時，控制柜立即斷開發(fā)電機的供電，各用電設備轉(zhuǎn)入UPS供電，保證用電設備的安全。

4 實踐應用

4.1 控制系統(tǒng)的工作原理

按照第二種方案，要想讓開關(guān)控制柜實現(xiàn)阻斷波動電壓的功能，如何準確判斷電壓波動是解決的關(guān)鍵。為此，我們采用了如下工作原理：選取電壓作為測量值，控制器通過測量電壓，與程序設定的電壓進行比對，在電壓符合要求時，控制器發(fā)送供電指令給控制模塊，控制模塊接收到指令后控制開關(guān)模塊接通電源進行供電。在輸入電源的電壓波動超出規(guī)定范圍時，控制器及時發(fā)送斷電指令終止供電，確保用電設備的安全。

4.2 功能設計

按照上述原理，開關(guān)控制柜需要有開關(guān)模塊、控制模塊、控制器及狀態(tài)指示模塊組成。我們對各模塊線路進行了設計，開關(guān)模塊主要負責三相電路的接通與斷開，控制器主要負責模擬量、數(shù)字量等控制參數(shù)的程序組態(tài)，與站控室SCADA系統(tǒng)通信?？刂颇K主要接收控制器發(fā)送的指令，控制開關(guān)模塊的接通與斷開。指示模塊指示指令完成狀態(tài)。

4.3 實施與驗證

根據(jù)各模塊的設計，我們對開關(guān)控制柜進行組裝投運，為確保解決措施有效，我們通過多次的發(fā)電機供電測試檢驗了實施保護的效果，開關(guān)控制柜均能及時檢測到電壓波動，并作出反應，保護功能符合實際需求，至此，分輸站發(fā)電機電壓波動對分輸站生產(chǎn)的影響得到解決。

5 結(jié)束語

綜上所述，控制天然氣分輸站發(fā)電機電壓波動的危害在安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益方面效果明顯，自采取上述措施后，通過近兩年的測試，天然氣分輸站用電設備再也沒有出現(xiàn)因電壓波動沖擊損壞的情況，上述措施很好的對UPS、自控系統(tǒng)和電動閥進行了保護，目前，天然氣分輸站均安裝有發(fā)電機，根據(jù)近幾年各天然氣分輸站出現(xiàn)的發(fā)電機沖擊UPS的問題，為做好用電設備的保護，確保安全生產(chǎn)，提高經(jīng)濟效益，上述解決措施在分輸站有較強推廣應用的價值。

參考文獻：

[1]周大雪.發(fā)電機電壓波動信號分析系統(tǒng)研究開發(fā)[D].保定：華北電力大學，2011.

[2]劉志軍，王圣旭，何廟林，等.淺談自動電壓調(diào)節(jié)裝置原理與故障分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（19）：173-174.