低壓配電網(wǎng)絡(luò)防晃電控制技術(shù)研究

余鵬

摘? 要：能化公司系統(tǒng)生產(chǎn)多年來，因110KV供電系統(tǒng)晃電，備自投雙電源自動投切過程時間太長引起下級低壓配電電壓波動而造成整個生產(chǎn)系統(tǒng)屢次停車，曾出現(xiàn)過幾次由于晃電造成生產(chǎn)非停，導(dǎo)致氣化裝置區(qū)管道炸裂的嚴(yán)重事件，造成嚴(yán)重的不安全性和極大的經(jīng)濟(jì)損失，耗費了極大的人力物力。低壓配電網(wǎng)絡(luò)電源由系統(tǒng)工頻電源提供，雖設(shè)置有快切裝置，未設(shè)置UPS輔助。為了提高低壓配電的安全性以保證生產(chǎn)的連續(xù)性，減少因系統(tǒng)晃電產(chǎn)生的后果，需通過對影響工藝連續(xù)性的重要電氣設(shè)備增設(shè)防晃電模塊并進(jìn)行系統(tǒng)改造實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：低壓配電網(wǎng)絡(luò)? 防晃電

引言：能化公司系統(tǒng)生產(chǎn)多年來，因110KV供電系統(tǒng)晃電引起低壓配電電壓波動而造成整個生產(chǎn)系統(tǒng)屢次停車，曾出現(xiàn)晃電造成生產(chǎn)非停，導(dǎo)致氣化裝置區(qū)管道炸裂的嚴(yán)重事件，造成了極大不安全性和重大經(jīng)濟(jì)損失。

現(xiàn)有110KV供電系統(tǒng)采用雙電源供電單母線分段方式，并利用備自投實現(xiàn)雙電源自動投切。近年來，多次出現(xiàn)110KV系統(tǒng)晃電，系統(tǒng)電壓在72KV至100KV之間波動，持續(xù)時長100ms-2000ms之間，但因備自投動作邏輯及投切過程時間太長等因素的影響，未能保障低壓配電系統(tǒng)的穩(wěn)定，造成了系統(tǒng)停車。低壓配電網(wǎng)絡(luò)電源由系統(tǒng)工頻電源提供，并設(shè)置有快切裝置，未設(shè)置UPS輔助。

為了提高低壓配電的安全性以保證生產(chǎn)的連續(xù)性，減少因系統(tǒng)晃電產(chǎn)生的后果，需對影響工藝連續(xù)性的重要電氣設(shè)備進(jìn)行低壓配電網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)優(yōu)化改造。

一、供電系統(tǒng)存在的現(xiàn)有問題

1.供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀

（1）兩條110KV供電線路，一條主供，一條備供，備自投切換方式，切換時間為2.5S，切換時長3.0S。站內(nèi)10KV母線母聯(lián)備自投在退出狀態(tài)。

（2）系統(tǒng)運行方式：兩臺主變?yōu)橐慌_主供，一臺空載;110KV、10KV母線為母聯(lián)運行方式;4個開閉鎖10KV母線段運行方式為雙電源，雙進(jìn)線，母線間設(shè)母聯(lián)快切裝置，動作時間一般為500-800ms;0.4KV系統(tǒng)為單母分段運行，部分低壓段配置低壓母聯(lián)塊切裝置，切換時間為1.3S;部分低壓段設(shè)置備自投1.5S。

（3）110KV變電站的10KV出線間隔、四個開閉所10KV母線及10KV/0.4KV的高壓開關(guān)均未設(shè)置低電壓保護(hù)，系統(tǒng)晃電時保護(hù)不動作。變壓器二次0.4KV進(jìn)線側(cè)開關(guān)有失壓保護(hù)，最長可延時3S動作，能跳開0.4KV進(jìn)線開關(guān)。

2.存在的問題

（1）大電網(wǎng)系統(tǒng)電壓波動幅度≤70%UN時間大于300ms，0.4KV低壓電機(jī)會發(fā)生跳閘造成系統(tǒng)連鎖停車（主要發(fā)生在雷雨時，電壓易發(fā)生波動）。

（2）主供110KV線路發(fā)生跳閘，重合閘成功需要1.3S，如果重合閘不成功，110KV母聯(lián)備自投會在3S時切換到備供線，此時0.4KV電壓會≤70%UN，低壓電機(jī)跳閘，系統(tǒng)停車。

（3）低壓配電網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)存在的問題

接觸器作為低壓配電網(wǎng)絡(luò)的重要控制開關(guān)器件，在合閘時，沖擊電流約是負(fù)載額定電流的5-7倍，持續(xù)時間一般為10-40ms。在分?jǐn)鄷r，形成頻率很高的幾千伏的瞬變過壓。因此，即使低壓配電網(wǎng)絡(luò)電源設(shè)置UPS輔助，對UPS的可靠性造成大的挑戰(zhàn)。

晃電時接觸器的釋放時間最快可能4ms，配電網(wǎng)上的備自投裝置和快切裝置 ，動作速度加上開關(guān)的動作速度都在（50-500）ms級別以上，因此，用備自投和快切裝置來實現(xiàn)接觸器的防晃電在切換速度上達(dá)不到防晃電目的。

二、研究內(nèi)容及解決方案

對接觸器的防晃電的解決方案主要有接觸器晃電保持式和晃電釋放電壓正常再啟式兩種。保持式從實現(xiàn)方式上又分為采用在線UPS和提供獨立模塊式兩種。采用UPS萬式，屬于集中電源處理方式，要承受接觸器的合閘沖擊和分?jǐn)噙^壓，對UPS的可靠性要求較高，出現(xiàn)問題導(dǎo)致整個電源網(wǎng)絡(luò)故障。而采用獨立模塊式，一個回路出現(xiàn)問題不會引起整個控制電壓異常、優(yōu)勢明顯。再啟動方式屬于彌補式方案，如果晃電時間較短時（100-500ms） 存在電壓恢復(fù)時電機(jī)殘壓較高，以及接觸器合闡瞬間電網(wǎng)電壓和電機(jī)殘壓非同步合閘問題。

1.變頻控制低壓電機(jī)防晃電

變頻控制低壓電機(jī)晃電時電機(jī)會出現(xiàn)直流母線欠壓而掉閘，通過在變頻器專家系統(tǒng)中激活變頻器欠壓保護(hù)動作自復(fù)位功能，并在控制回路上加裝復(fù)位自啟動模塊，可以徹底解決晃電問題。

2.電機(jī)保護(hù)器控制電機(jī)問題：晃電時電壓≦Un60%低壓接觸器必然掉閘?，F(xiàn)在的電機(jī)控制回路由兩種控制模式，一是保護(hù)模式，一是直接啟動模式。關(guān)鍵電機(jī)（≦90KW）均采用保護(hù)模式方式，沒有晃電再起動回路，但該保護(hù)有晃電再啟動功能。改變原設(shè)計控制回路，在系統(tǒng)晃電接觸器掉閘后，在設(shè)定的時間內(nèi)（一般晃電時間在3S）系統(tǒng)電壓恢復(fù)，電機(jī)保護(hù)器會對原運行電機(jī)發(fā)出啟動指令使電機(jī)及時啟動。

3.軟啟動控制電機(jī)存在的問題：晃電時≦Un60%低壓接觸器必然掉閘。控制回路沒有系統(tǒng)防晃電，在原有的設(shè)計上進(jìn)行技術(shù)改造設(shè)計，增加晃電檢測再啟動功能。

基于以上分析及研究探討，對各區(qū)域重要負(fù)荷接觸器線圈的實現(xiàn)方式進(jìn)行統(tǒng)計分類，對線圈電阻進(jìn)行測試統(tǒng)計，以確定防晃電模塊的選型，最終確定了KHD-200P、KHD-200J及KHD-200F三種智能型自適應(yīng)抗晃電裝置。

KHD-200P型適用于額定電流125A以下電磁線圈式（普通）接觸器抗晃電，并應(yīng)用于部分冷凝液泵和凝結(jié)水泵控制系統(tǒng)改造;KHD-200J型適用于額定電流125A及以上電子整流式（節(jié)能）接觸器抗晃電，并應(yīng)用于部分潤滑油泵控制系統(tǒng)改造;KHD-200F適用于加裝了變頻器或軟啟動器的負(fù)載接觸器抗晃電，并應(yīng)用部分除鹽水泵（變頻）控制系統(tǒng)改造。

為充分利用原有電機(jī)保護(hù)功能，結(jié)合原有電控抽屜內(nèi)電機(jī)保護(hù)器的保護(hù)原理及接線情況，繪制防晃電改造的電氣控制原理圖及接線圖，并完成接線和調(diào)試，最終實現(xiàn)了防晃電功能與電機(jī)保護(hù)功能有機(jī)結(jié)合同時實現(xiàn)的綜合保護(hù)功能。

三、結(jié)語

經(jīng)改造后的低壓配電網(wǎng)絡(luò)防晃電控制系統(tǒng)具有以下主要特點：

1.適應(yīng)范圍大，可實現(xiàn)額定電流630A及以下各類型接觸器的防晃電。

2.切換速度快，達(dá)到1.67ms的瞬間切換。

3.晃電維持時間長，晃電維持時間可在10ms-5000ms內(nèi)設(shè)置，級差10ms，保持接觸器可靠吸合：在晃電過程結(jié)束，電壓恢復(fù)正常后，將交流電壓切換到接觸器線圈兩端。

4.實現(xiàn)了防晃電功能與電機(jī)保護(hù)功能有機(jī)結(jié)合。

目前低壓配電網(wǎng)絡(luò)防晃電控制系統(tǒng)改造已利用2021年大修期間完成，經(jīng)調(diào)試，運行可靠，可保障系統(tǒng)晃電5s內(nèi)設(shè)備不掉載。該改造方案對生產(chǎn)連續(xù)運行要求較高的化工行業(yè)、發(fā)電行業(yè)及其他過程控制行業(yè)均有較好的推廣性和實用性。

參考文獻(xiàn)

[1]馬誌席.供配電工程.北京：清華大學(xué)出版社.2009年8月第1版

[2]張穎超，楊貴恒.UPS原理與維修.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2011

[3]國家標(biāo)準(zhǔn).GB 50062-2008 電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置