煤化工装置空分氧泵变频器防晃电探讨

冯广宁

摘 要：近些年来，伴随着我国电力技术水平的高速提升，变频器凭借着操作简单、功能丰富以及使用精确等优势在煤化工行业得到了十分广泛的应用，然而由于电压的不稳定，使得空分氧泵变频器的跳停现象屡见不鲜，这会对生产的稳定进行造成很大的负面影响，这要求相关的工作人员需要加强对空分氧泵变频器防晃电的研究与重视，因此，本文主要针对其跳停原因与相关的改进措施两大方面的内容进行简单分析，希望能为我国煤化工行业的发展提供一定的帮助。

关键词：煤化工装置 空分氧泵 变频器

晃电现象主要是指电压在瞬时间产生变化的一种情况，该现象具有顺实性、随意性以及不确定性等特点，因此，加强对变频器的防晃电处理具有较大的难度。目前，晃电现象已经对煤化工生产活动的正常进行产生了极大的威胁，当工厂提供的电压瞬时低于设备的保护电压时，相关的控制系统会发出停止命令，从而导致设备的停工，这会大大降低工厂的生产效率，并对企业造成很大的经济损失，因此，只有实现对该问题的处理，才能够有效确保工厂的稳定运行。

一、煤化工装置空分氧泵变频器晃电类型

1.1.电网晃电

电力系统在运行过程中，由于雷击、对地短路、故障重合闸、企业内外部的电网故障、大型设备启动等原因造成电网故障，从而造成电网电压瞬间较大幅度波动或者短时断电，但又能很快恢复的情况，称为晃电。每年夏季，因外网受雷击影响而出现对地短路产生晃电的情况时有发生，给煤化工装置的生产带来了很大的影响。

1.2.变频器的自我保护

对变频器来说，有一个正常的工作电压范围，对于交流380V低压变频器来讲，交流三相电压不允许低于270V。当供电电网的电压由于某种原因瞬间晃电跌落时，变频器直流母线电压也相应的瞬间跌落，其电压保护功能就会动作。一般对于功率开关器件来讲，在失压或停电后，将允许变频器继续工作一个短时间t，若失压或停电时间tot，变频器自我保护停止运行。一般t都在15或25ms，只要电源晃电较为强烈，t都在几秒钟以上，变频器自我保护停止运行，使电动机停止运行。当然，随着功率器件的发展，这一电压和时间可以调整，但电网晃电对变频器影响仍然很大。 当直流母线电压低于设定值一定时间，变频器电压保护功能就会动作，对于有自启动功能的变频器来讲，在控制电源正常的情况下，很快就会自启动，如自启动不成功就会导致设备停止运转。

1.3.变频器三相电源丢失

变频器三相进线由接触器控制，在电压下降后，接触器线圈极有可能因失电或电压下降而脱开，从而使得变频器三相电源丢失而氧泵跳停。从几次氧泵跳停的记录来看，这种可能性很大。同时，接触器脱开又会使得变频器直流母线电压下降，进一步扩大电网晃电对变频器的影响。另外，即使接触器不脱开，变频器的控制电源用的也是市电，在电压下降或丢失后也会使得变频器的晶闸管关闭，对变频器的运行造成影响。

二、煤化工装置空分氧泵变频器防晃电措施

2.1.整变频器的相关参数

对于变频器部分参数修改前、后比较，参数修改后，变频器不再3次自启，从近年来的跳停记录看，变频器在自启1次不成功后即不再自启动，从而保证主泵停机信号能够及时送出并启动备泵。例如：因雷击造成的晃电，会致使空分氧泵因晃电造成变频器直流母线欠压跳停后自启动，但启动过程中又因迅速启动所产生的过电流而跳停，送仪表的ES运行信号丢失时间超过设定值（5s），备用氧泵联锁迅速启动。市电欠压及市电故障时延的参数调整由于电压下降太快，其他保护已经动作，故效果不明显。

2.2.变频器增设直流支撑装置

电网晃电导致变频器跳停的故障表现为直流母线电压下降，如果有一个装置能够在系统电压短暂下降时，能够维持变频器的母线电压不变，那么变频器就可以不跳停。在这样的思路之下，经过多次调研，于2012年引入直流支撑装置DCS-BANK系统，有效解决了这一问题。使用至今效果很好，未发生一起因晃电而停泵的事故。直流电源支撑系统主要由蓄电池、整流充电器、静态开关、直流接触器、执行单元等组成。静态开关采用大功率器件组成直流电子开关，通过在线跟踪和电压自动监控，保证主电源电压波动和失电时，系统瞬时切换到电池供电，变频器的输出频率没有变化。当电网供电正常时，静态开关处于关断状态，切断电池组与变频器的通路，直流支撑装置通过整流设备对蓄电池组进行浮充 电，装置储能；当支撑回路交流电源低于变频器低压保护值时，监控系统触发静态开关瞬间导通，可以做到变频器由交流供电到由电池组供电的瞬时转换，直流支撑装置的支撑时间按30S设计。

2.3.直流支撑装置和外围设备连接

将高压液氧泵变频器主电路中的直流母线回路引出，接至直流支撑装置的直流输出的直流接触器上。在电网晃电时，依靠蓄电池为高压液氧泵变频器提供稳定的电源，保证变频器输出电压不变，使氧泵电机转速不波动或氧泵变频器欠压保护功能不动作，达到高压液氧泵主机不跳停的目的。直流支撑装置通过MC直流开关与变频器的整流输出直流回路P（+）、N（-）相连，直流支撑装置对变频器进行交、直流电压检测，变频器的运行信号及故障信号送直流支撑装置。为防止变频器对直流支撑装置的反充电，只有当变频器运行信号正常后，并设定延时5 S，直流支撑装置才投人。同时，晶闸管（SCR）也防止变频器对直流支撑反充电，当变频器故障后，直流支撑装置立即退出运行。

2.4.提升使用规范性

对于变频器的使用，需要具有一定的规范，首先，变频器设定的直流电压不宜过低，支撑时间不宜过长，注意定期对相关功率器件的检测，如对晶闸管的定期绝缘检测。压敏电阻型浪涌保护器的寿命一般较短，为了避免浪涌保护器失效带来的风险，注意定期检测；其次，因开关柜及变频器控制电源取自UPS电源，应经常检查UPS工作情况，确保设备稳定运行；最后，对于两台变频器的直流开关应分开控制，正常主泵与备泵断开，切换时一定要注意先断再合，防止2台运行变频器直流母线间的环流问题。

三、结论

综上所述，空分氧泵变频器防晃電处理对于煤化工生产活动的稳定进行来说起着非常重要的作用，而根据大量的调查数据显示，电网晃电是造成变频器跳停的重要原因，因此，这要求相关的工作人员可以通过安装直流支撑装置实现电网的稳定供电，确保电压恒定，保证设备正常、高效的运行。

参考文献：

[1]王贵生 龙宇煤化工空分液氧泵变频器抗“晃电”技术改造[J]-《当代化工研究》-2016（05）

[2]李庆祥 大功率变频器在空分装置应用中出现要点问题的探讨[J]-《气体分离》 -2016（12）