低压配电网络防晃电控制技术研究

余鹏

摘  要：能化公司系统生产多年来，因110KV供电系统晃电，备自投双电源自动投切过程时间太长引起下级低压配电电压波动而造成整个生产系统屡次停车，曾出现过几次由于晃电造成生产非停，导致气化装置区管道炸裂的严重事件，造成严重的不安全性和极大的经济损失，耗费了极大的人力物力。低压配电网络电源由系统工频电源提供，虽设置有快切装置，未设置UPS辅助。为了提高低压配电的安全性以保证生产的连续性，减少因系统晃电产生的后果，需通过对影响工艺连续性的重要电气设备增设防晃电模块并进行系统改造实现低压配电网络控制系统优化。

关键词：低压配电网络  防晃电

引言：能化公司系统生产多年来，因110KV供电系统晃电引起低压配电电压波动而造成整个生产系统屡次停车，曾出现晃电造成生产非停，导致气化装置区管道炸裂的严重事件，造成了极大不安全性和重大经济损失。

现有110KV供电系统采用双电源供电单母线分段方式，并利用备自投实现双电源自动投切。近年来，多次出现110KV系统晃电，系统电压在72KV至100KV之间波动，持续时长100ms-2000ms之间，但因备自投动作逻辑及投切过程时间太长等因素的影响，未能保障低压配电系统的稳定，造成了系统停车。低压配电网络电源由系统工频电源提供，并设置有快切装置，未设置UPS辅助。

为了提高低压配电的安全性以保证生产的连续性，减少因系统晃电产生的后果，需对影响工艺连续性的重要电气设备进行低压配电网络控制系统优化改造。

一、供电系统存在的现有问题

1.供电系统的现状

（1）两条110KV供电线路，一条主供，一条备供，备自投切换方式，切换时间为2.5S，切换时长3.0S。站内10KV母线母联备自投在退出状态。

（2）系统运行方式：两台主变为一台主供，一台空载;110KV、10KV母线为母联运行方式;4个开闭锁10KV母线段运行方式为双电源，双进线，母线间设母联快切装置，动作时间一般为500-800ms;0.4KV系统为单母分段运行，部分低压段配置低压母联块切装置，切换时间为1.3S;部分低压段设置备自投1.5S。

（3）110KV变电站的10KV出线间隔、四个开闭所10KV母线及10KV/0.4KV的高压开关均未设置低电压保护，系统晃电时保护不动作。变压器二次0.4KV进线侧开关有失压保护，最长可延时3S动作，能跳开0.4KV进线开关。

2.存在的问题

（1）大电网系统电压波动幅度≤70%UN时间大于300ms，0.4KV低压电机会发生跳闸造成系统连锁停车（主要发生在雷雨时，电压易发生波动）。

（2）主供110KV线路发生跳闸，重合闸成功需要1.3S，如果重合闸不成功，110KV母联备自投会在3S时切换到备供线，此时0.4KV电压会≤70%UN，低压电机跳闸，系统停车。

（3）低压配电网络控制系统存在的问题

接触器作为低压配电网络的重要控制开关器件，在合闸时，冲击电流约是负载额定电流的5-7倍，持续时间一般为10-40ms。在分断时，形成频率很高的几千伏的瞬变过压。因此，即使低压配电网络电源设置UPS辅助，对UPS的可靠性造成大的挑战。

晃电时接触器的释放时间最快可能4ms，配电网上的备自投装置和快切装置 ，动作速度加上开关的动作速度都在（50-500）ms级别以上，因此，用备自投和快切装置来实现接触器的防晃电在切换速度上达不到防晃电目的。

二、研究内容及解决方案

对接触器的防晃电的解决方案主要有接触器晃电保持式和晃电释放电压正常再启式两种。保持式从实现方式上又分为采用在线UPS和提供独立模块式两种。采用UPS万式，属于集中电源处理方式，要承受接触器的合闸冲击和分断过压，对UPS的可靠性要求较高，出现问题导致整个电源网络故障。而采用独立模块式，一个回路出现问题不会引起整个控制电压异常、优势明显。再启动方式属于弥补式方案，如果晃电时间较短时（100-500ms） 存在电压恢复时电机残压较高，以及接触器合阐瞬间电网电压和电机残压非同步合闸问题。

1.变频控制低压电机防晃电

变频控制低压电机晃电时电机会出现直流母线欠压而掉闸，通过在变频器专家系统中激活变频器欠压保护动作自复位功能，并在控制回路上加装复位自启动模块，可以彻底解决晃电问题。

2.电机保护器控制电机问题：晃电时电压≦Un60%低压接触器必然掉闸。现在的电机控制回路由两种控制模式，一是保护模式，一是直接启动模式。关键电机（≦90KW）均采用保护模式方式，没有晃电再起动回路，但该保护有晃电再启动功能。改变原设计控制回路，在系统晃电接触器掉闸后，在设定的时间内（一般晃电时间在3S）系统电压恢复，电机保護器会对原运行电机发出启动指令使电机及时启动。

3.软启动控制电机存在的问题：晃电时≦Un60%低压接触器必然掉闸。控制回路没有系统防晃电，在原有的设计上进行技术改造设计，增加晃电检测再启动功能。

基于以上分析及研究探讨，对各区域重要负荷接触器线圈的实现方式进行统计分类，对线圈电阻进行测试统计，以确定防晃电模块的选型，最终确定了KHD-200P、KHD-200J及KHD-200F三种智能型自适应抗晃电装置。

KHD-200P型适用于额定电流125A以下电磁线圈式（普通）接触器抗晃电，并应用于部分冷凝液泵和凝结水泵控制系统改造;KHD-200J型适用于额定电流125A及以上电子整流式（节能）接触器抗晃电，并应用于部分润滑油泵控制系统改造;KHD-200F适用于加装了变频器或软启动器的负载接触器抗晃电，并应用部分除盐水泵（变频）控制系统改造。

为充分利用原有电机保护功能，结合原有电控抽屉内电机保护器的保护原理及接线情况，绘制防晃电改造的电气控制原理图及接线图，并完成接线和调试，最终实现了防晃电功能与电机保护功能有机结合同时实现的综合保护功能。

三、结语

经改造后的低压配电网络防晃电控制系统具有以下主要特点：

1.适应范围大，可实现额定电流630A及以下各类型接触器的防晃电。

2.切换速度快，达到1.67ms的瞬间切换。

3.晃电维持时间长，晃电维持时间可在10ms-5000ms内设置，级差10ms，保持接触器可靠吸合：在晃电过程结束，电压恢复正常后，将交流电压切换到接触器线圈两端。

4.实现了防晃电功能与电机保护功能有机结合。

目前低压配电网络防晃电控制系统改造已利用2021年大修期间完成，经调试，运行可靠，可保障系统晃电5s内设备不掉载。该改造方案对生产连续运行要求较高的化工行业、发电行业及其他过程控制行业均有较好的推广性和实用性。

参考文献

[1]马誌席.供配电工程.北京：清华大学出版社.2009年8月第1版

[2]张颖超，杨贵恒.UPS原理与维修.北京：化学工业出版社.2011

[3]国家标准.GB 50062-2008 电力装置的继电保护和自动装置