石化企业晃电影响及抗晃电措施

陈 琳 严金云

（南京化工职业技术学院，南京 210048）

“晃电”指的是电网因雷击、对地短路、重合闸、设备起动、发电厂故障及其他原因造成电网电压短时失压、电网电压短时大幅度波动、短时断电数秒等的电能质量事件。对于连续型生产企业，重要设备往往和整个工艺生产流程是连锁的，因晃电而造成非计划停机会使整个生产线瘫痪，进而导致非常大的经济损失，有时还会对操作人员的人生安全造成威胁。

1 晃电的影响

1.1 晃电对变配电所的影响

厂用变配电所的进线柜一般配有低电压保护，晃电引起的电网电压波动会造成变配电所进线开关柜欠压，低电压整定值设定过高的情况下，低电压保护误动作，母线失电造成该母线上所有设备停电。

1.2 晃电对变频器的影响

变频器由整流器和逆变器两部分组成，一般的变频器都具有过压、失压以及瞬间停电的保护功能。当变频器的逆变器件为GTR时，一旦失压（指电压下降到额定电压的70%。西门子变频器IVIDV系列为76%）或停电，控制电路将停止向驱动电路输出信号，使驱动电路和GTR全部停止工作，电动机将处于自由制动状态。逆变器件为 IGBT时，在失压或停电后，将允许变频器继续工作一个短时间 td（15ms或主电路的直流电压下降到原值的 85%所需的时间）。若失压或停电时间to＜td，变频器将平稳过渡运行；若失压或停电时间 to＞td，变频器自我保护停止运行。一般 td取 15～25ms，只要晃电较为强烈，都有可能使变频器调速的电动机停止运行。

1.3 晃电对交流接触器的影响

交流接触器在公司低压电动机控制系统中应用非常广泛，占了相当大的比例。由于工作原理的特点，当电网出现晃电时，会造成其操作线圈短时断电或电压过低，导致线圈对铁心的吸力小于释放弹簧的弹力，接触器释放或者工作在临界弹跳区，而在特定的工作环境下（如石化等连续性生产企业），这些情况都是不允许的。

1.4 晃电对计算机控制系统的影响

对于控制系统来说，晃电的危害也将是不可想象的。晃电会使控制计算机停止工作，重新恢复供电之后，计算机重启使所有的控制设定值变为初始值，从而会引发重大事故的发生。

2 抗晃电措施及其应用

根据公司生产装置生产连续性和产品物料不同，我们采用不同的方法解决抗晃电问题。

2.1 UPS抗晃电系统

厂内的重要控制系统如DCS，PLC等工作电源（如厂内氯气风机电源、动力部磷肥区和氮肥区的两座空压站辅机电源及控制和PLC电源等）由UPS电源接入，可实现晃电治理的目的。

UPS电源系统主要分两大部分，主机和储能电池。石化企业生产线因生产需要不允许断电，UPS电源系统在检测到电网电压发生晃电后，可自行起动供电对一些不能停电的设备非常好，能很好的起到应急电源的作用，在突发事故下，能让操作人员有足够的时间处理事故。在线式UPS工作原理框图如图1所示。

在电网电压工作正常时，给负载供电，同时给储能电池充电；当市电欠压或突然掉电时，UPS电源开始工作，由储能电池工给负载所需电源，维持正常的生产，从电网供电到电池供电没有切换时间；当由于生产需要，负载严重过载时，由电网电压经整流直接给负载供电，并在负载正常时自动返回。

图1 在线式UPS工作原理框图

系统发生晃电时，接触器的线圈能够依靠UPS提供的可靠电源正常工作，保持主触头的吸合，避免了电机停机甩负荷事故。另外，当配电柜的主母线失电超过一定的时间后，系统则根据二次控制部分设定断开输出，避免电压回复后事故的发生。其控制接线图如图2所示。

图2 UPS防晃电系统控制接线图

闭合QF1，UPS得电，按下起动按钮SB2，接触器KM吸合，控制母线得电，控制电源母线处于UPS供电模式。当发生允许时间范围内的晃电时，UPS内部电池与逆变状态切换，控制母线的电压保持不变，接触器不断开。KT是一失电延时继电器，当电源电压正常时，它的失电延时触点闭合，接触器KM线圈带电，控制电源母线带电后为各控制回路正常供电。但当电源的电压下跌超过设定的时间或进线开关断开时，时间继电器 KT的失电延时触头断开，KM 失电断开，控制电源母线失电，避免了主母线不带电而控制回路带电，引起电源恢复后的电动机再起动。

南化公司主要对氯碱部离子膜事故氯气风机、动力部磷肥区和氮肥区的两座空压站辅机、动力部冷冻盐水站2台1000KW淡水泵辅机、离子膜装置整流室现场的5台整流控制柜、动力部五循、六循高低压配电所上快投装置等部分进行了UPS抗晃电改造。

2.2 DC-BANK抗晃电系统

对于变频器的抗晃电可以通过改变变频器本身的设置来实现，取消变频器低压保护设置，设置快速重起动。缺点是关键电机的停止、重起会影响生产的连续性和造成次品增加，另外低压往往会表现为变频器的过流保护，而取消过流保护会增加变频器本身损坏隐患。因此，这种方式在连续性生产要求较高的石化企业很少使用。

除了UPS外，DC-BANK因其高效、可靠、可扩展性、高性价比及低故障率在抗晃电系统中得到了越来越广泛的应用。特别是在用电质量要求高的特殊负载场所，因为交流并机困难和切换时间无法解决，DC-BANK在这种场所充分发挥了优势，主要应用于变频电机和PLC/DCS供电系统。

电网正常时工作模式变频器由交流母线供电，DC-BANK系统处于热备用状态，电池组由充电整流器充电。电网晃电或备自投切换时，电网电压下降，造成变频器直流母线电压低于压差控制器设定电压时，系统转换成由DC-BANK向变频器的直流母线供电，变频器工作保持正常，其工作模式如图3所示。

图3 DC-BANK抗晃电系统工作模式

对南化公司动力厂锅炉进行DC-BANK抗晃电改造，其具体的单台控制逻辑图如图4所示。可以发现，DC-BANK抗晃电系统只需变频器提供运行状态信号，对变频器控制方式和性能无任何改变。

2.3 交流接触器抗晃电技术

交流接触器在低压电动机控制系统中应用非常广泛，常用电机控制电路如图5所示，产生晃电故障而导致电压下降到接触器最低吸合电压时，接触器均会断开，电动机停转。本文不同的角度给出了交流接触器的抗晃电改造方案。

图4 抗晃电系统单台控制逻辑图

图5 常用电机控制电路（改造前）

1）抗晃电交流接触器

晃电出现时,接触器不要立即释放,也不要工作在临界弹跳区,这就要接触器能够避开这些情况的出现，具有延时释放/避开弹跳区的接触器被称为抗晃电接触器。其控制线路安装接线如图5所示。

图6 抗晃电接触器安装接线图

抗晃电接触器能够实现“晃电”保护功能，当晃电发生使电源电压跌落到接触器维持电压以下时，接触器主触头延时释放，确保“晃电”间接触器不脱扣。交流接触器KM和按钮SB1直接相连的导线不能缺少，否则抗晃电接触器不能区分断电指令和晃电影响。

氯碱部离子膜装置、橡胶化学品部设备的接触器都采用ABB系统接触器，而ABB系列接触器的线圈电阻值不在要求范围内，故拟将接触器更换为FS系统防晃电交流接触器，并配套整改热继电器。

2）原有的交流接触器上增加延时模块

氯碱部氯化苯装置、硝基氯苯装置的设备采用施耐德接触器，在接触器上直接加装 FS-MD/220V延时模块来实现其抗晃电功能。其具体的控制电路如图7所示。

图7 加装FS-MD延时模块的交流接触器控制电路

3）再起动技术

对于苯化工部采用真空接触器的设备，加装FS-ZD/220V再起动模块，起动控制线路。采用FS-ZD自起动控制器的起动控制线路如图8所示。

图8 用FS-ZD自起动控制器的起动控制线路

3 结论

本文在简单介绍了“晃电”现象及其对石化企业设备及系统造成的影响，由于公司生产装置生产连续性和产品物料不同，我们采用不同的方法解决抗晃电问题，给出了具体的改造方案和改造范围，解决了重要机组、泵组的“晃电”跳机问题，采用上述措施之后，本厂的供用电系统的抗晃电能力明显增强，有效地防止了多起晃电事故，最大程度的满足了连续性生产作业的需求。

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