化工生产中抗“晃电”技术分析

刘 静

(阳煤集团太原化工新材料有限公司，山西 太原 030400)

引 言

化工企业作为典型的连续性生产企业，其生产过程对供电的需求有着严格要求。但由于化工企业生产运输设备类别繁多且运行质量参差不齐，整个电网系统在各种因素的综合影响下，非常容易出现晃电现象，进而诱发各类设备的停机跳闸现象，对化工企业的生产安全性和连续性造成严重影响。有鉴于此，探寻高效的抗“晃电”技术对化工企业综合效益的获得有着积极意义。

1 晃电原因及影响性分析

1.1 晃电现象原因分析

化工企业供电系统常规运行中一旦遭遇短路、大容量电机直启等情况，往往会引起系统电压的瞬时大幅波动或失电，这种现象就是“晃电”现象。其常见情况有下述几种。

1) 电压的骤降(骤升)。此类现象的持续时间通常只有1 min或0.5个周期，电压的升(降)介于额定电压的110%～170%(20%～90%)。

2) 电压闪变。电压波形包络线呈现出规则变化或电压赋值呈现随机变化，且多数情况下能够通过人眼观测到显著的照明异常现象。

3) 短时断电。此类现象通常仅仅维持3 s或0.5个周波，表现为电力供应的短暂消失。

1.2 晃电现象影响性分析

化工企业所使用电机多为交流触控控制，当其电力系统出现晃电现象时会因电压的中止或降低，导致电机线圈对铁芯吸力的减小进而使得接触器释放，诱发电机的大规模停机现象，对生产的连续开展造成严重影响。根据相关数据统计分析可知，当触控装置电压小于额定电压的50%且时长超过一个周波便会引起触控器的释放，即使电压不低于额定电压的80%，一旦时长超过五个周期也会导致触控器的释放，从而对生产连续性造成严重威胁[1-3]。

2 抗“晃电”技术分析

针对晃电现象的控制应当结合其持续时长、电压波动范围等特点采取相应的针对性措施，从而确保抗“晃电”效果的最大化。其中常用的抗“晃电”技术包括以下几点。

2.1 分批自启动技术

应用最为广泛的抗“晃电”工艺是借助断电延时继电装置予以实现。当电力系统出现失电时，延时继电装置延时断开，延时时长通常能够保证电压恢复至正常值，而一旦电压恢复正常，延时继电装置延时触点便能够及时将电机回路重新联通，使得电机重新启动。第115页图1所示即为其原理示意图(图中FU代表熔断器；FR代表热过流继电装置；SB代表按钮开关；KM代表交流接触装置；KT代表延时继电装置；L1和L2分别代表进回电线路)。

这种方法不足之处在于线路复杂性较大，难以实现时间的相互同步，一次只能对一台设备进行操控。针对这种不足，化工企业将PLC控制技术引入到分批自启动中，通过引入PLC控制核心对自启动电机操控顺序进行控制。控制逻辑由技术人员预先设定在系统中央处理器数据库中，在电网晃电恢复后，系统会根据预设程序依次控制电机按照预设顺序快速重启[4]。其原理示意图如图2所示。

图1 分批自启动技术原理示意图

图2 基于PLC控制的分批自启动技术原理示意图

电压变送装置将母线电压转化成相应的直流信号，再由输入单元转化成数字信号并传递至中央处理器进行分析比较，从而判定电压是否正常。同时，控制单元在完成数据采集与分析工作后，依照预设程序发出相应操作指令，操控电机顺序启动。

2.2 专用抗晃电交流接触装置

这种技术是指使用具备电源储能功能的FS防晃电接触装置实现系统的抗晃电。FS系列抗晃电交流接触装置使用双线圈构造，具有动作特性优良和吸合速度快等优点。接触装置进行再吸合或释放时不存在有害抖动，能够最大化提升系统运行安全性。该装置处于正常供电状态时，控制模块(A3)维持储能状态，装置的启停同常规接触装置相同，而当系统出现“晃电”现象导致接触器维持电压大幅减小时，控制模块便会自行运行，将所储藏电能释放以维持接触器的吸合状态。而当电压恢复稳定后，控制模块便会自行停止运行，并重新进入储能状态，从而实现对低电压导致的电机跳闸现象的有效防控。图3所示即为其接线原理示意图(图中Fuse代表保险丝；SB代表按钮开关；KM代表交流接触装置；A1、A2、A3代表不同控制模块；L代表火线；N代表零线)[5]。

2.3 动力UPS技术

动力UPS技术又称之为MUPS，是一种针对变频控制电网系统的抗“晃电”技术，用于实现低压电机群的理想不间断稳定供电。其相较于常规UPS电源，动力UPS技术具有以下几点优势。一是无需使用变频器带动电机启动，同时设计容量仅仅为电机功率的一倍；二是结构简单且稳定性号，能够直接通过MUPS向变频装置进行直接供电，大幅缩减AC/DC(交流电/直流电)和DC/AC间的相互转换，使得系统的稳定性获得显著增加；三是无需向电池充电，功率仅为常规UPS的10%，运行成本更加低廉[6]。

图3 专用抗晃电交流接触装置接线原理示意图

MUPS技术采用VVVF(变频器)和DC-BANK(直流支撑系统)相互结合的框架结构，一套直流支撑系统能够实现对最多上百台电机的同时操控，并在电网出现晃电现象时对变频装置进行电压补偿，从而避免电压的瞬间大幅下跌，确保其抗晃电功能的充分发挥。图4所示即为MUPS运行原理示意图(图中M代表电机；SS代表直流支撑装置)[7]。

图4 MUPS运行原理示意图

3 结语

化工企业生产的连续性对其最终综合效益的获得有着不可替代的直接影响性，而晃电现象作为威胁化工企业电力供应稳定、连续的主要因素，针对其开展有效探究，总结行之有效的抗“晃电”技术对于保障化工企业生产效益意义重大。化工企业管理者必须充分重视这一问题，在企业生产中积极组织专业技术力量，探寻自身晃电现象发生原因及相应特征，从而设计针对性抗“晃电”技术，可以从根本上为企业生产的不间断开展提供坚实保障。