防晃電智能控制器在工廠供電系統(tǒng)中的使用探討

趙夢詩 王 永 王 海

（1 蘭州石化公司動力廠，甘肅 蘭州 730060；2 蘭州石化公司煉油廠，甘肅 蘭州 730060）

1 電網(wǎng)波動對低壓電機(jī)的影響

1.1 低壓電機(jī)停機(jī)的原因

在低壓電機(jī)控制回路中，交流接觸器的一對常開輔助觸頭與起動按鈕并聯(lián)，電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)依靠這對常開輔助觸頭實(shí)現(xiàn)自鎖功能，保持接觸器的吸合。起動電機(jī)時(shí)按下起動按鈕，接觸器線圈通電，線圈電流產(chǎn)生磁場，使靜鐵芯產(chǎn)生足夠的吸力克服反作用彈簧力，將動鐵芯向下吸合，三對主觸頭閉合，常開輔助觸頭同時(shí)閉合，實(shí)現(xiàn)接觸器自鎖。當(dāng)接觸器線圈斷電或電壓降低時(shí)，靜鐵芯吸力消失或減弱，動鐵芯在反作用彈簧力的作用下復(fù)位，各輔助觸點(diǎn)也一起復(fù)位，接觸器無法自鎖，電機(jī)停機(jī)。

接觸器類器件的釋放電壓范圍較寬（20%-75%Un），即在20%-75%額定電壓范圍內(nèi)釋放均為合格產(chǎn)品。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)波動時(shí)，交流接觸器線圈電壓會降低。該電壓降低至釋放電壓之下時(shí)，將使接觸器線圈釋放導(dǎo)致低壓電機(jī)停機(jī)。

1.2 電網(wǎng)波動的危害

電網(wǎng)波動原因來自電網(wǎng)操作故障、設(shè)備故障、雷擊、大風(fēng)、大雨等，引起系統(tǒng)接地、電壓降低等故障發(fā)生，即使線路重合閘動作成功，也會導(dǎo)致供電用戶出現(xiàn)瞬間性失電，交流接觸器因低電壓或瞬間失電而釋放，造成電動機(jī)停機(jī)。煉化裝置的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，即使電網(wǎng)立即恢復(fù)正常，也會因電機(jī)停機(jī)造成工藝參數(shù)發(fā)生變化，若裝置操作人員處理不及時(shí)將嚴(yán)重影響裝置的安全生產(chǎn)甚至導(dǎo)致裝置停工。如何保證電機(jī)在遇到電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時(shí)，能夠重新供電啟動，保證裝置安全生產(chǎn)是電氣專業(yè)一項(xiàng)難題攻關(guān)。

2 低壓電機(jī)應(yīng)對電網(wǎng)波動的方法

2.1 應(yīng)對電網(wǎng)波動的方法

電機(jī)應(yīng)對電網(wǎng)波動有兩種方法：自啟動和抗晃電。

所謂電機(jī)自啟動是在電機(jī)遇到電網(wǎng)因雷擊、對地短路、發(fā)電廠故障及其他內(nèi)外部原因造成電網(wǎng)短時(shí)間故障，電網(wǎng)電壓短時(shí)大幅度波動，甚至短時(shí)失電后恢復(fù)正常供電時(shí)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)自我啟動而非人工啟動的過程。由于石油化工生產(chǎn)的需要，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短時(shí)電壓波動后，生產(chǎn)裝置關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)在母線電壓恢復(fù)正常后自行啟動，進(jìn)而保證了工業(yè)生產(chǎn)的安全性與連續(xù)性。

2.2 自啟動的要求

第一、所有的自啟動措施只在電網(wǎng)波動后的短時(shí)間內(nèi)起作用。所謂短時(shí)間即線路重合閘投入或者備用電源自動投入或故障消失電壓短時(shí)恢復(fù)正常時(shí)間。超過這段時(shí)間，自啟動措施將不動作。因?yàn)槎虝r(shí)間內(nèi)電壓不能恢復(fù)，設(shè)備只能停機(jī)，否則長時(shí)間停電后系統(tǒng)恢復(fù)供電，電機(jī)此時(shí)再次起動，將會影響裝置整體生產(chǎn)工藝調(diào)整，影響裝置安全生產(chǎn)。

第二、對手動停車或事故跳閘的電動機(jī)，不應(yīng)自啟動。

2.3 方式的選擇

隨著電子技術(shù)水平的提高，人們越來越多的將其應(yīng)用在電動機(jī)控制技術(shù)方面。電動機(jī)自啟動只是其應(yīng)用的一個(gè)小小的方面。其實(shí)質(zhì)是幫助設(shè)備能躲過短時(shí)、瞬間的電壓跌落，電壓恢復(fù)正常時(shí)，設(shè)備再重新正常工作。當(dāng)電機(jī)遇到電網(wǎng)波動時(shí)，欲實(shí)現(xiàn)電機(jī)抗晃電，有多種方式。如：PLC 群起、抗晃電模塊的使用，永磁鐵接觸器以及加裝大電容等方式。通過對比篩選，抗晃電措施中使用永磁鐵接觸器或加裝大電容保證接觸器不釋放的方式，設(shè)備使用的壽命較短，給設(shè)備使用成本造成較大的負(fù)擔(dān)。而利用PLC 進(jìn)行群起抗晃電，需對線路進(jìn)行改造，并且日常無法進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。相比之下，加裝抗晃電模塊是一種更加經(jīng)濟(jì)和便利的方案。

3 防晃電智能控制器的應(yīng)用（以KBD-SEC200 防晃電智能控制器為例）

KBD-SEC200 防晃電智能控制器適用于380/220V 電源，并聯(lián)安裝在電動機(jī)FC 或MCC 控制電路中，克服因電源切換或重合以及瞬時(shí)失電引發(fā)的接觸器不必要釋放而導(dǎo)致電動機(jī)非正常停機(jī)從而保證重要負(fù)荷電動機(jī)的連續(xù)運(yùn)行?？蓱?yīng)用于各類連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)的重要轉(zhuǎn)動機(jī)械中。

KBD-SEC200 防晃電智能控制器適用于各類交流接觸器控制電動機(jī)的控制回路，使用AC 220V 電源，并聯(lián)于交流接觸器的控制回路上，能準(zhǔn)確判斷運(yùn)行中交流接觸器釋放的原因，僅在電源出現(xiàn)瞬時(shí)欠壓晃電條件時(shí)才向接觸器提供延時(shí)斷開的輔助保持。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 有效完成

在加裝了KBD-SEC200 抗晃電智能控制器后進(jìn)行試驗(yàn)，模擬時(shí)間均在0.1 秒以上，可以有效實(shí)現(xiàn)抗晃電功能。

4.2 不足之處

模塊需要檢測到電壓降低至150V 以下并檢測到接觸器釋放，抗晃電模塊方能啟動。為準(zhǔn)確捕捉到接觸器釋放信號，做好與接觸器釋放時(shí)間的配合，以及自身計(jì)算響應(yīng)要求，導(dǎo)致此抗晃電智能控制器并不能準(zhǔn)確地測出在0-0.1s 時(shí)間范圍內(nèi)的晃電情況。

4.3 改進(jìn)方法

在原方案的基礎(chǔ)上增加一個(gè)時(shí)間繼電器，該繼電器失電時(shí)瞬時(shí)吸合延時(shí)打開，KT 接點(diǎn)閉合。電壓恢復(fù)時(shí)，接觸器瞬間吸合，完成抗晃電功能。經(jīng)試驗(yàn)，滿足實(shí)際使用要求。

5 結(jié)語

1） 經(jīng)過改造后的部分電機(jī)低壓抽屜柜，可以有效保證電機(jī)能夠在遇到0.1s 以上的晃電時(shí)可靠啟動，以便降低晃電對于電機(jī)帶來的影響。

2） 為確保低壓電機(jī)啟動的連續(xù)性與快速性，應(yīng)當(dāng)對于自啟動控制器和自啟動控制系統(tǒng)進(jìn)行定期檢修、定期試驗(yàn)，確保其在電網(wǎng)晃電時(shí)動作正常，能夠讓電機(jī)可靠工作；

3） 若出現(xiàn)電網(wǎng)晃電導(dǎo)致電機(jī)自行啟動的發(fā)生，應(yīng)及時(shí)統(tǒng)計(jì)、分析各裝置設(shè)備的動作情況，對動作異常的設(shè)備仔細(xì)分析、查找原因，并采取有效措施進(jìn)行整改，不斷提高裝置的抗晃電能力。