純堿生產(chǎn)配電系統(tǒng)抗晃電設(shè)計

摘要：純堿生產(chǎn)企業(yè)屬用電高需求企業(yè)，電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的晃電現(xiàn)象經(jīng)常造成生產(chǎn)系統(tǒng)電機(jī)設(shè)備大面積跳閘，造成生產(chǎn)系統(tǒng)停頓，影響產(chǎn)量，生產(chǎn)成本增高。本文分析了廣東南方堿業(yè)股份有限公司司電力系統(tǒng)近年多次出現(xiàn)晃電現(xiàn)象的原因，根據(jù)電力系統(tǒng)現(xiàn)狀，設(shè)計了電力系統(tǒng)采取分散設(shè)置與集中分批起動相結(jié)合的擴(kuò)晃電方案。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；晃電；電力UPS；抗晃電模塊DCS控制分批起動

一、引 言

公司電力系統(tǒng)近年來出現(xiàn)了多次系統(tǒng)“晃電”現(xiàn)象，造成重堿蒸吸、碳化、鹽水、石灰、鹽硝等生產(chǎn)系統(tǒng)電機(jī)跳閘。分析之前的晃電事故，系統(tǒng)晃電多次發(fā)生在盛夏用電高峰期及雷雨季節(jié)。用電高峰、強(qiáng)對流天氣引發(fā)南崗變其它用戶高壓用電設(shè)備三相短路接地等高烈度系統(tǒng)故障，引起局部電網(wǎng)電壓驟然下降，波及聯(lián)接在同一電力網(wǎng)段的電力系統(tǒng)，源頭進(jìn)線電壓下降，生產(chǎn)車間低壓系統(tǒng)電壓相應(yīng)下降，電機(jī)接觸器保持電壓過低跳閘，造成生產(chǎn)機(jī)泵停機(jī)。

二、晃電的物理特性

電力系統(tǒng)在運(yùn)行時會遇到多種故障，雷擊，短路等，造成電壓瞬間大幅波動，或者短時斷電又恢復(fù)的現(xiàn)象，稱為晃電。系統(tǒng)故障情況不同，晃電表現(xiàn)出來的物理特性也不一樣，表現(xiàn)在物理量上，電網(wǎng)電壓瞬時跌落，或者短時失壓，系統(tǒng)電流突然增加，引起電壓進(jìn)一步下降到70%額定電壓以下，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)跳閘，1.5秒之內(nèi)電網(wǎng)恢復(fù)正常，無安裝突殊自起起動裝置的電機(jī)，跳閘后需人工操作起動。系統(tǒng)晃電造成的電機(jī)跳閘呈然無規(guī)律性。

三、抗晃電系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)晃電的物理特性，結(jié)合配電系統(tǒng)及各配電室電機(jī)控制現(xiàn)狀，設(shè)計了電力UPS集中電壓補(bǔ)償方式，分臺電機(jī)設(shè)置防晃模塊改造方式，DCS控制電機(jī)分批啟動相結(jié)合的系統(tǒng)改造方案。

（一）壓縮重堿重要工序配電室電力UPS集中電壓補(bǔ)償方式

在化工生產(chǎn)的重要流程如壓縮，蒸吸，石灰配電室的重要設(shè)備，取用電力UPS集中電壓補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行抗晃電改造。UPS為低壓配電柜的二次控制部分提供可靠的電源，在系統(tǒng)發(fā)生晃電時，接觸器的線圈能夠依靠UPS提供的可靠電源正常工作，保持主觸頭的吸合，避免了由于晃電的發(fā)生引起的電機(jī)停機(jī)甩負(fù)荷事故。另外，為了防止系統(tǒng)停電時間過長，系統(tǒng)恢復(fù)電力后接觸器因?yàn)閁PS電源保持而造成電機(jī)自啟動，設(shè)計在以上崗位的DCS系統(tǒng)設(shè)置一鍵停機(jī)功能，在系統(tǒng)停電起過5秒（時間可根據(jù)實(shí)際設(shè)計調(diào)整）時，斷開UPS電源供給，恢復(fù)電機(jī)接觸器處于退出狀態(tài)，有效避免電力恢復(fù)后大量電機(jī)同時自動起動對電網(wǎng)造成的沖擊及安全事故。該系統(tǒng)可以可靠的防止由于晃電帶來的不必要的停機(jī)甩負(fù)荷事故的發(fā)生，結(jié)構(gòu)簡單、成本低，適合配備于重要工藝流程多數(shù)量回路有抗晃電要求的配電系統(tǒng)中。

控制系統(tǒng)由兩路給二次控制部分的母線供電，在正常工作時，一路電源經(jīng)UPS給控制電源母線供電。另一路，在UPS維護(hù)和檢修時，通過電源經(jīng)開關(guān)直接給控制電源母線供電。當(dāng)發(fā)生允許時間范圍內(nèi)的晃電時，UPS轉(zhuǎn)入電池供電模式，所以控制母線的電壓保持不變，交流接觸器不斷開。重要崗位都配置兩臺UPS電源，實(shí)現(xiàn)冗余。可大大提高系統(tǒng)抗晃電的工作可靠性。

（二）分臺電機(jī)設(shè)置防晃電模塊改造方式

對于單臺分散設(shè)備，取用分臺電機(jī)設(shè)置防晃模塊的方式進(jìn)行改造，方式靈活，方便實(shí)施。防晃電模塊的核心元器件為內(nèi)置的超級電容器，模塊接線于接觸器控制回路中，正常運(yùn)行時，超級電容充儲了電能，在系統(tǒng)發(fā)生晃電時，電壓下降，超級電容向并聯(lián)于兩端的交流接觸器充電，接觸器兩端的電壓仍能維持在額定電壓的85%以上，大于接觸器的返回電壓，接觸器不脫扣跳閘，系統(tǒng)電壓恢復(fù)后，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，生產(chǎn)不會中斷。

目前，防晃電模塊已獲廣泛使用，不同廠家都推出了可編程、智能化的產(chǎn)品。

由于單臺防晃電模塊接線簡單，安裝方便，對于安裝于分散現(xiàn)場的單臺配電柜如鼓風(fēng)機(jī)變頻柜、吹風(fēng)機(jī)控制柜、真空機(jī)油泵柜內(nèi)的電機(jī)設(shè)備，技改新增加的設(shè)備，可根據(jù)需要，靈活配置。

（三）DCS控制電機(jī)分批啟動改造方式

在晃電發(fā)生使電壓下降到零，停電時間超過2.5秒情況下，生產(chǎn)系統(tǒng)的電機(jī)全部跳閘，生產(chǎn)系統(tǒng)受影響將不可避免，電壓恢復(fù)后，為盡快恢復(fù)生產(chǎn)，必須采取電機(jī)分批啟動的方式進(jìn)行。

依托車間崗位配置的DCS操作站，根據(jù)生產(chǎn)輕重緩急，將車間的電機(jī)設(shè)置成分批群控啟動，可減少大量電機(jī)同時啟動對電力系統(tǒng)造成沖擊，盡快恢復(fù)生產(chǎn)。充分利用現(xiàn)有DCS控制系統(tǒng)易于編程組態(tài)、實(shí)時監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)，從程序軟件方面進(jìn)行設(shè)計以控制電機(jī)分批啟動，避免設(shè)備硬件的重投入，只需增加少量中繼、DCS輸出接點(diǎn)模塊及少量控制電纜，實(shí)施成本極低。

基于DCS控制電機(jī)分批啟動的控制算法設(shè)計過程如下。

于各工序低壓配電室進(jìn)線開關(guān)柜處，加設(shè)電壓變送器及電流變送器，以檢測配電室總開關(guān)的三相電壓及三相電流。晃電發(fā)生過程中，進(jìn)線電壓迅速下降到零，同時進(jìn)線電流出現(xiàn)局部增加，然后有一個大幅下降過程，此為發(fā)生晃電的判據(jù)。晃電發(fā)生后，DCS立即啟動應(yīng)用程序，對系統(tǒng)電機(jī)分批發(fā)出自動啟動指令。按生產(chǎn)輕重緩急設(shè)置各組電機(jī)的啟動時間，間隔設(shè)為50秒以內(nèi)。每批啟動容量不大于變壓器10%容量，以限制起動電流。

基于DCS控制電機(jī)分批啟動的防晃電方式可廣泛用于電機(jī)數(shù)量較多、設(shè)備啟動無需過多人為干預(yù)、自啟動安全系數(shù)較高的生產(chǎn)車間，提高系統(tǒng)停電后開機(jī)效率，降低損失。

四、結(jié)語

采取分散設(shè)置與集中分批起動相結(jié)合的擴(kuò)晃電方案。辯證使用實(shí)施，能有效消除系統(tǒng)晃電對生產(chǎn)系統(tǒng)造成的不良影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬凈；李曉光；寧偉；；UPS電源在工控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]；電源世界；2004年03期

[2]崔世超；楊鵬飛；； 電力企業(yè)電氣監(jiān)控系統(tǒng)接入DCS方式的研究[J]； 萬方數(shù)據(jù) 2012/8/12

[3]彭軍林；基于PIC技術(shù)的新型低壓電動機(jī)保護(hù)控制器設(shè)計[J]《低壓電器》； 2012年03期