防晃电技术在纯碱生产中的应用

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

电气设备稳定运行对于连续运行行业至关重要。纯碱生产是一个连续的过程，任何生产环节出现问题都将对其他环节的生产操作或者经济技术指标造成影响。而且电气系统的故障、不正常状态对于整个生产过程影响很大。特别是大规模的不正常状态，在此我们介绍晃电的应用以降低对生产的影响。

1 晃电的含义及原因

“晃电”是指因雷击、短路或其他原因造成的电网短时电压波动或短时断电的现象。电气系统产生晃电的一般类型有：电压骤降、骤升、短时中断、电压闪变。对于一般企业较多的情况为电压暂降、短时断电，相关国标解释如下：

电压暂降：在电气主系统中任何一点伤的电压突然减少到规定的阀限，随后经历一段短暂的间隔恢复到正常值。其中典型的暂降与短路的发生和结束有关，或者与系统相连装置上的急剧电流增加有关。电压暂降是一个二维的电磁干扰，其等级由电压和时间或维持时间决定。

短时中断：供电系统上任何一点所有相位的电压突然下降到规定的中断阀限以下，随后经历一段短暂时间间隔恢复到正常值。其中典型的短时中断与开关装置的动作有关，该动作是由系统或系统相连装置上短路的发生和接受引起。

1.1 电压暂降幅度和持续时间、短时中断

表1 电压暂降的试验等级和持续时间(50 Hz/60 Hz)

注：X类由有关的标准化技术委员会进行定义，对于直接或者间接连接到公共网络的设备，严酷等级不能低于2类要求

10/12周期是指“50 Hz试验采用10周期”和“60 Hz试验采用12周期”。

25/60周期是指“50 Hz试验采用25周期”和“60 Hz试验采用30周期”。

250/300周期是指“50 Hz试验采用250周期”和“60 Hz试验采用300周期”。

tr——电压上升时间 tf——电压下降时间 ts——电压降低后持续时间图1 电压波动曲线

1.2 电压扰动产生原因及危害

故障性质： 高压系统(本厂或供电网)发生短路故障，切除后恢复供电。高压系统发生绝缘闪络。高压系统重合闸且重合成功。

非故障性质：备自投或快切装置动作。重负载启动或大量电机同时再启动。 雷击浪涌。

晃电对用电单位的主要影响很多，例如：

1)连续性不能保证，由于再次启动生产线时间可能超过几个小时或几天，而引起的生产中断造成的经济损失。

2)原材料损失，由于生产中断，一些原材料造成不可逆的浪费。

3)安全生产无法保障。

4)电气主管部门的事故责任追究。

5)其他无法估量的经济瞬时和社会影响。

电压扰动一般也就是十几个毫秒～几百个毫秒，但是引起的后果和经济损失是无法估量和难以承受的。同时，我们从上面分析的电压扰动的原因来分析，电压扰动有些情况是根本无法避免的(如供电网的雷击闪络以及电力施工过程中引起短路故障切除等)。因此，怎么样以用最小的代价和成本，将电气系统中出现了短暂的晃电后，迅速的启动起来，或抗击过这种波动。那么，解决问题的关键就是解决好低压系统的敏感元件：接触器、变频器、软启动器(PLC、DCS等负载一般配有UPS，无需考虑)的防电压扰动问题。

2 防晃电措施

针对于化工生产来说，大量风机、水泵、减速机、搅拌电机的使用，其控制方式一般为接触器控制。在发生晃电情况时接触器因线圈电压的降低，必然造成接触器线圈释放，从而造成大面积停车情况的发生。虽然大规模晃电情况发生几率较小，但每次的发生工艺恢复都需要大量的时间以及原材料的浪费。同时有些晃电又不可避免，因此减少晃电对主要运行设备的稳定运行十分重要。

一般针对接触器的防晃电措施：

1)采用UPS，从电源侧进行处理。这种方法虽然可靠，考虑到价格原因和大功率电机，并不适合大规模应用。

2)采用防晃电接触器，从接触器本身处理。这种方式内部电容采用高压电容，高压电容容易受过压等损伤，同时，正常断电时也存在延时等问题。

3)失压再启动，从二次控制上进行弥补。这种方式属于事后弥补方式，同时对十几个毫秒的晃电反应不出来，导致接触器脱扣。

4)辅助控制模块，晃电保持，掉电释放。模块的设计可靠性要求高，稳定性应经得住考验。占用一定的体积空间。由此分析可知第四种方式相对可靠，又有较高的适应能力。

图2 防晃电原理图

拟采用了图2所示的防晃电模块。此模块对原有控制方式改动较小，不需要更换主接触器。利用现有控制回路，将主接触器原供电电源接防晃电模块电源输入15、16端子位置，主接触器至防晃电模块输出1、2端子位置。防晃电接触器模块内置高容量电容，根据主接触器线圈电阻匹配输出容量。正常工作时控制回路由模块15、16端子直接供电至模块1、2端子维持接触器正常工作，其中端子15和端子2以及端子16和端子1之间是通过常闭点连接，当发生交流电压电压暂降或短时中断时，端子15和端子2以及端子16和端子1之间常闭点打开，装置启动交流转换直流，切换到直流维持状态，接触器线圈在直流电压的维持下保证正常吸合。期间可维持1～5 s，维持时间可根据设备实际运行状况进行改变。当系统电压恢复正常后，端子15和端子2以及端子16和端子1之间转换为闭合状态，由交流电压维持接触器线圈吸合，同时恢复高容量电容充电用以下次晃电的发生。其中端子5和端子6为自启动端子，对于一些允许自启动的设备，当停电时间超过模块设定时间停车后，可进行自动启动。保证重要设备第一时间启动，但此功能的使用需十分谨慎，因一些设备停车再启动会造成人员或设备的安全。当正常开停车时，即SB2断开时，高容量电容不投入使用，接触器KM正常失电不会造成延时停车现象。

3 总 结

通过上述对晃电发生的原因、影响分析，几种防晃电措施的对比，总结出了目前比较好的防晃电措施。正因为电力系统运行过程中，微小或偶尔的故障造成的电压暂降和短时中断不可避免。如何将对生产系统的影响降低到最小是电气技术、运行维护人员应考虑的。但并不是防晃电措施运用到所有的设备中，如运用过多在电压恢复过程中大量设备同时启动，会对刚刚恢复正常的电力系统出现较大的冲击。反而会造成更大面积的停电事故。因此在选择需保电设备时，一定要考虑周全。