減少晃電危害確保抽油機連續(xù)運轉

崔新國　王盛　田學軍

摘 要：采油廠的主要任務、功能就是采油，而現階段采油的主要方式是機械采油，所以電氣控制設施不可或缺地成為采油的重要輔助設備。在生產中應避免出現因電力系統的晃電而對抽油、輸油等設備的正常生產產生干擾的問題，通過對油井控制電路電氣控制系統的改進，實現了短時電網系統晃電，接觸器或繼電器不動作，電機欠失壓保護更全面，改進電動機控制保護系統存在的弊端。避免電網系統晃電對油井正常生產造成的影響。

關鍵詞：晃電 交流接觸器 時間繼電器 延時

中圖分類號：TM645 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-00-01

電力系統在運行過程中，由于雷電、短路故障重合閘、企業(yè)外部或內部電網故障、大型設備啟動等原因，會造成電壓瞬間較大幅度波動或短時斷電又恢復，這種現象通常稱為“晃電”。晃電主要有以下幾種情況：（1）電壓驟降、驟升。（2）電壓閃變。（3）短時斷電。持續(xù)時間在0.5個周期至3 s的供電中斷（如備用電自投、重合閘等）。其中電壓短時中斷占大部分。此類晃電會引起帶失壓脫扣器的斷路器跳閘，也會引起由交流接觸器控制的電氣設備跳閘停機。

1 晃電對生產裝置的影響

隨著電網的發(fā)展、容量及規(guī)模的不斷擴大，晃電現象發(fā)生的頻率越來越多，由于現代化工礦企業(yè)生產裝置的規(guī)模越來越大，晃電持續(xù)時間雖然比較短，但對生產的影響卻十分巨大。盡管許多重要線路都裝有備用電源自投或低電壓快切裝置，來保證供電電源的可靠性，但由于接觸器的釋放時間只有20～60毫秒，而備用電源自投、線路重合閘繼電器、低電壓快切的動作時間都大于接觸器的釋放時間，致使電動機停機。如何解決原本運行的電動機能在允許的時間內繼續(xù)運轉，是保障生產裝置連續(xù)性的關鍵。問題：電機自控箱普遍使用交流接觸器來控制電動機主電路的通斷，交流接觸器線圈相當于一個電感線圈，具有一定的續(xù)流能力，但當系統晃電電壓低于其額定工作電壓時，線圈磁通減弱、吸力下降，其力量不足以克服接觸器反作用彈簧的推力，交流接觸器主觸頭分開，電動機失電，抽油機停機。

2 交流接觸器問題的分析及解決方案

2.1 針對以上問題的調查分析

當發(fā)生晃電后如果電壓下降到交流接觸器的釋放電壓及持續(xù)時間超過釋放時間時（>80 ms），接觸器立即釋放，此時即使電壓恢復，電動機也無法恢復運行。根據實際情況分析，當晃電時，如果失去電壓的時間小于3 s，電動機拖動的設備由于慣性原因，轉速不會出現明顯下降，此時電壓恢復后，電動機電流幼小幅度過沖后便恢復到運行值。當電壓恢復后如果能利用抗晃電裝置，將所有本來正常運轉的電動機啟動起來，就可以降低對生產造成的影響。一般情況下，從失電到電動機完全停止轉動一般需要5～15 s，而晃電時間一般不超過1.25 s，此時電動機轉速尚未下降很多，此時啟動電動機，啟動電流比正常啟動要小得多，對電網的沖擊也小得多。經過調查，市場已經有防晃電產品，主要有兩種，一種是防晃電交流接觸器，其主要原理均為電源正常時利用阻容儲能裝置儲能，當有“晃電”發(fā)生使電壓降到接觸器的維持電壓以下時，控制模塊開始工作，以儲能釋放的形式保持接觸器繼續(xù)吸合，避免交流接觸器跳閘，當電源電壓恢復后，控制模塊又轉入儲能狀態(tài)。此類控制器廠家要求接觸器的電氣接線應嚴格按要求進行，當出現接線錯誤，晃電保護將不能正常工作！其有以下缺點：（1）控制線路變動較大，線路改造較為復雜；（2）無法控制抗晃電功能的啟用與停用；（3）由于交流接觸器一直保持吸合，電動機一直接在電網中，延緩了系統電壓恢復；（4）專用交流接觸器，通用性較差。另外一種是再起動控制器，由加拿大VPT公司生產的MRR電機再起動控制器。其核心器件是單片機，裝置實時監(jiān)測電網電壓和電動機運行狀態(tài)。當電網波動，現場運行電動機因電網波動停機，在允許時間內，電網又恢復正常后，自動按預先設定的次序分批啟動。如果電壓波動或中斷時間超過允許值，則自動閉鎖自動程序，以免發(fā)生事故。MRR的功能可以滿足生產要求，但設備體積較大，一般的MNS型配電柜抽屜單元無法安裝，另外其價格較為昂貴，所以沒有采用。

2.2 解決方案

經過分析與實驗，我采用LA3-D型空氣延時頭來改造電路，形成一種抗晃電的電路，可以達到我們的要求。LA3-D型空氣延時頭其本身不帶線圈，可以是配合JZC4，CJX2系列等常見的交流接觸器組合成延時接觸器，時間繼電器模塊的觸點為延時開啟動合觸點，延時時間0.1～30 s。把空氣延時頭的觸點并聯到交流接觸器的自保持觸點上，當電壓恢復后能把電機啟動起來。其組合形式如圖1所示：（圖中虛線為新增的電路部分）。

2.3 參數設置

其延時時間要和斷路器配合，比斷路器時間稍短即可，綜合各方面要求，將其設置為4秒鐘，超過4秒則KT斷開電機不在自動啟動。

2.4 電路動作過程

控制旋鈕SA未閉合時，該電路為普通直接啟動電路，可正常操作?？刂菩oSA閉合，此時抗晃電部分投入運行，順時針旋轉操作柱把手，SB2閉合，此時由FU1→FR→SB1→SB2→KM→FU2形成閉合回路，交流接觸器KM線圈得電動作，KM的主觸頭閉合電動機得電運轉。同時，KM的輔助觸頭閉合，空氣延時頭的常開觸頭KT閉合。逆時針轉操作柱把手，SB1斷開，KM失電斷開，電動機停止轉。當系統發(fā)生晃電時，系統失電，交流接觸器KM斷開，此時空氣延時頭觸點KT保持閉合，當系統電壓在設定的時間內回復后，此時經FU1→ FR→SB1→SB2→KM→FU2形成回路交流接觸器KM線圈得電動作，KM的主觸頭閉合電動機得電運轉。同時，KM的輔助觸頭閉合，空氣延時頭的常開觸頭KT閉合，完成晃電再啟動動作。如果系統發(fā)生晃電后，系統電壓未在設定時間內恢復，則KT斷開（沒有kt的線路圖），不會再啟動。

2.5 關鍵技術及創(chuàng)新點

該電路有以下優(yōu)點：（1）模塊體積小，安裝方便。（2）對原控制電路改動小。（3）旋鈕（看文字，旋鈕和sb2連鎖運行）可以非常方便的實現防晃電電路的投入與退出，不影響電路的原有功能。（4）價格便宜、投資少。

3 結語

通過對交流接觸器控制線路的改造，基本上消除了原來系統晃電造成的電動機停運，大大減少了原來由于電動機停運造成的抽油機停機而引起的產量損失，極大地提高了油井的采油時率。該技術具有普遍性，可以用來改造電動機控制線路，提高系統抗晃點能力。

參考文獻

[1] 電機及電力拖動[M].機械工業(yè)出版社.

[2] 常用電工電子技術手冊[M].化學工業(yè)出版社.