煉化企業(yè)抗“晃電”措施研究

欒赟鋒

摘要：首先簡要闡述了“晃電”的基本概念和成因。隨后以煉化裝置不同類型的電動機(jī)為主，分析了抗“晃電”工作所采取的技術(shù)措施，對今后各煉化裝置的抗“晃電”工作有著良好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：晃電;電壓暫降;電壓短時(shí)中斷;用電側(cè);電源側(cè)

1 “晃電”概念與成因

1.1? ? “晃電”概念

通常人們將對生產(chǎn)、生活造成一定影響的電壓暫降、電壓短時(shí)中斷俗稱為“晃電”。在IEEE標(biāo)準(zhǔn)及國標(biāo)《電能質(zhì)量電壓暫降與短時(shí)中斷》（GB/T 30137—2013）中，對電壓暫降和電壓短時(shí)中斷有著相應(yīng)的定義：

（1）電壓暫降（voltage dip）：電力系統(tǒng)中某點(diǎn)工頻電壓方均根值突然降低至0.1～0.9 pu，并在短暫持續(xù)10 ms～1 min后恢復(fù)正常的現(xiàn)象[1]，如圖1所示。

（2）電壓短時(shí)中斷（short interruption）：一相或多相電壓瞬時(shí)降低到0.1 pu以下，且持續(xù)時(shí)間為10 ms～1 min的現(xiàn)象[1]，如圖2所示。

1.2? ? “晃電”成因

“晃電”的主要內(nèi)涵——電壓暫降、電壓短時(shí)中斷，其原因大致總結(jié)如下：

（1）設(shè)備原因，如：雷電及自然災(zāi)害等引起的電氣設(shè)備故障;日常運(yùn)行的電氣設(shè)備發(fā)生故障;繼電保護(hù)、自動裝置以及電氣設(shè)備誤動作。

（2）操作原因，如：誤操作;大型電氣設(shè)備啟動;大型變壓器投入。

（3）電力系統(tǒng)原因，如：供配電系統(tǒng)故障切除、備用電源的切換等過渡過程中，都伴隨著電壓暫降、電壓短時(shí)中斷。

不論何種原因，“晃電”都是以意外情況為誘因，以設(shè)備異常工況為表現(xiàn)，最終傳遞到用電側(cè)（用戶）。

2 抗“晃電”的基本措施

2.1? ? 用電側(cè)的措施

煉化企業(yè)生產(chǎn)裝置最為主要的用電設(shè)備是電動機(jī)，電動機(jī)回路的抗“晃電”措施與策略如下：

2.1.1? ? 分級管理

在較大故障引起的“晃電”中，供配電系統(tǒng)擾動大，必須結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對各類電動機(jī)進(jìn)行重要性分級：較高等級的，應(yīng)采取必要措施，保證其在“晃電”中有較強(qiáng)的抗擾動性;較低等級的，要做好應(yīng)急預(yù)案和演練，當(dāng)“晃電”發(fā)生時(shí)，按預(yù)案執(zhí)行相關(guān)操作。

2.1.2? ? 低壓電動機(jī)

低壓電動機(jī)在不同控制方式下的抗“晃電”主要措施如下：

2.1.2.1? ? 變頻器控制

目前各主流變頻器產(chǎn)品均自帶電動機(jī)保護(hù)功能，具有一定抗“晃電”能力，主要措施如下：

（1）簡化外部電路。

利用變頻器的自定義端子，精簡變頻器外電路，通過變頻器自身實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的運(yùn)行控制，變頻器的接線配置如圖3所示。

（2）采用“三線制”控制方式。

如圖3所示，將變頻器的多功能自定義端子（圖中HLD端）設(shè)置為自鎖功能。按下常開按鈕ST，變頻器控制電動機(jī)啟動，電動機(jī)繼續(xù)保持運(yùn)行狀態(tài);按下常閉按鈕STP，自鎖解除，變頻器控制電動機(jī)停機(jī)。

（3）變頻器其他參數(shù)的配置。

調(diào)整繼電保護(hù)參數(shù)設(shè)置，配置失電再啟動功能和故障自復(fù)位功能。

（4）根據(jù)機(jī)泵所帶負(fù)載特性，調(diào)整電動機(jī)再啟動的延時(shí)與啟動方式。

2.1.2.2? ? 微機(jī)綜?？刂?/p>

主流微機(jī)綜保均配置了失電再啟動功能。在“晃電”中之所以無法按預(yù)期實(shí)現(xiàn)再啟動，是因?yàn)榫C保在“晃電”中因低電壓停機(jī)。所以，應(yīng)選擇寬工作電壓范圍（AC/DC85～256 V），且在失電情況下可持續(xù)工作至少2～5 s的設(shè)備。

2.1.2.3? ? 接觸器-熱繼電器控制

對確需實(shí)現(xiàn)“晃電”再啟動的電動機(jī)，建議擇機(jī)進(jìn)行回路改造，使用微機(jī)綜?？刂?，并按第2.1.2.2節(jié)所述內(nèi)容進(jìn)行設(shè)備選型。

2.1.2.4? ? 大機(jī)組油泵電機(jī)

若大機(jī)組潤滑油泵在“晃電”跳停后無法自起，或者備用油泵未能啟動，再或備泵啟動后建立油壓過慢，都會引起機(jī)組潤滑油壓力低低聯(lián)鎖停機(jī)。對此，建議措施如下：

（1）配置油泵電聯(lián)鎖：互為備用的油泵，將接觸器常閉輔助觸點(diǎn)引至對側(cè)油泵開機(jī)回路，當(dāng)在運(yùn)泵停機(jī)后，常閉觸點(diǎn)閉合，則可實(shí)現(xiàn)備泵立即啟動。

（2）適當(dāng)調(diào)整工藝聯(lián)鎖值：

1）適當(dāng)調(diào)高機(jī)組潤滑油壓力低聯(lián)鎖值，盡早啟動備用油泵。

2）適當(dāng)降低機(jī)組潤滑油壓力低低聯(lián)鎖值，延緩機(jī)組跳停時(shí)間。

3）在潤滑油壓力低低聯(lián)鎖中增加延時(shí)（1～3 s），為油泵建立油壓留有緩沖時(shí)間。

（3）改進(jìn)潤滑油系統(tǒng)，如：配置高位油罐、增加蓄能器等，提高潤滑油系統(tǒng)的抗擾動能力。

2.1.2.5? ? 電動機(jī)啟動方式選擇

電動機(jī)直接啟動會引起母線電壓下降，須進(jìn)行必要的校驗(yàn)。6（10） kV/0.4 kV變壓器允許全壓啟動籠型電動機(jī)的最大功率如表1所示。

若電動機(jī)功率超過功率限制，可考慮改用高壓電動機(jī)或配置軟啟動設(shè)備。

2.1.3? ? 高壓電動機(jī)

高壓電動機(jī)一般是較重要的機(jī)泵，一般不希望其在“晃電”期間跳停，但也要根據(jù)實(shí)際情況做出取舍。

2.1.3.1? ? 低電壓保護(hù)

為了防止大量電動機(jī)同時(shí)啟動拉低系統(tǒng)電壓，需要結(jié)合實(shí)際，舍棄部分電動機(jī)，主要措施：配置低電壓保護(hù)，在嚴(yán)重“晃電”時(shí)主動停機(jī)，以保證更重要的電動機(jī)運(yùn)行。低電壓保護(hù)配置方式可見《電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50062—2008）第9.0.5條。

2.1.3.2? ? 啟動方式與壓降

電動機(jī)啟動時(shí)，母線電壓應(yīng)符合下列要求[3]：

（1）一般情況下，電動機(jī)頻繁啟動時(shí)不應(yīng)低于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的90%;電動機(jī)不頻繁啟動時(shí)，不宜低于標(biāo)稱電壓的85%。

（2）配電母線上未接照明負(fù)荷或其他對電壓下降敏感的負(fù)荷，且電動機(jī)不頻繁啟動時(shí)，不應(yīng)低于標(biāo)稱電壓的80%。

（3）配電母線上未接其他用電設(shè)備時(shí)，可根據(jù)保證電動機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩的條件決定。

電動機(jī)啟動時(shí)，機(jī)端和母線的電壓相對值計(jì)算式如下[3]：

母線電壓相對值：ustm=（1）

機(jī)端電壓相對值：ustM=ustm （2）

式中：Skm為母線短路容量（MVA）;Qfh為預(yù)接負(fù)荷的無功功率（Mvar）;SstM為電動機(jī)額定啟動容量（MVA）;Sst為啟動回路的額定輸入容量（MVA）。

通常大量電動機(jī)同時(shí)啟動是導(dǎo)致系統(tǒng)電壓降低的主要原因，所以應(yīng)加強(qiáng)對高壓電動機(jī)的運(yùn)行管理：

（1）大功率高壓電動機(jī)啟動前，必須與電力調(diào)度人員確認(rèn)。

（2）非特殊情況，禁止短時(shí)間內(nèi)多次啟動高壓電動機(jī)。

2.2? ? 電源側(cè)的措施

2.2.1? ? 并列與分列

對生產(chǎn)裝置而言，電源是上級變電站;對整個(gè)企業(yè)而言，電源是外電網(wǎng)。電源運(yùn)行方式主要分為并列和分列兩種，如圖4所示，電壓暫降、短時(shí)中斷示意圖如圖5所示。

當(dāng)電源發(fā)生故障時(shí)，并列運(yùn)行方式的“晃電”主要以電壓暫降形式為主，但是非故障段母線電壓也會受到影響;分列運(yùn)行方式下，“晃電”通常伴隨電壓短時(shí)中斷，但是僅會影響到故障段。生產(chǎn)裝置應(yīng)根據(jù)自身實(shí)際情況進(jìn)行配置取舍。

2.2.2? ? 光纖差動與快切

為盡可能快切除故障，建議在電源進(jìn)線處配置光纖差動與快切裝置。目前的快切動作時(shí)間如表2所示。

光纖差動完成裝置電源切換時(shí)間為150～240 ms。如裝置高壓側(cè)保護(hù)配置合理，可有效避免用電負(fù)荷跳停。

在快切裝置完成電源切換期間，由于裝置變壓器阻抗的存在，也可短時(shí)維持低壓側(cè)系統(tǒng)電壓，從而保持低壓用電負(fù)荷的接觸器不釋放。

3 結(jié)語

為了做好抗“晃電”工作，煉化企業(yè)要做好企業(yè)電網(wǎng)建設(shè)工作，要選取可靠的外電網(wǎng)電源，優(yōu)化企業(yè)電網(wǎng)的配置。在各生產(chǎn)裝置的抗“晃電”工作中，煉化企業(yè)需要工藝、儀表、運(yùn)行等多專業(yè)配合，并在此基礎(chǔ)上完善用電設(shè)備抗“晃電”的硬件和軟件配置。

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