煤化工裝置空分氧泵變頻器防晃電探討

馮廣寧

摘 要：近些年來，伴隨著我國電力技術水平的高速提升，變頻器憑借著操作簡單、功能豐富以及使用精確等優勢在煤化工行業得到了十分廣泛的應用，然而由于電壓的不穩定，使得空分氧泵變頻器的跳?，F象屢見不鮮，這會對生產的穩定進行造成很大的負面影響，這要求相關的工作人員需要加強對空分氧泵變頻器防晃電的研究與重視，因此，本文主要針對其跳停原因與相關的改進措施兩大方面的內容進行簡單分析，希望能為我國煤化工行業的發展提供一定的幫助。

關鍵詞：煤化工裝置 空分氧泵 變頻器

晃電現象主要是指電壓在瞬時間產生變化的一種情況，該現象具有順實性、隨意性以及不確定性等特點，因此，加強對變頻器的防晃電處理具有較大的難度。目前，晃電現象已經對煤化工生產活動的正常進行產生了極大的威脅，當工廠提供的電壓瞬時低于設備的保護電壓時，相關的控制系統會發出停止命令，從而導致設備的停工，這會大大降低工廠的生產效率，并對企業造成很大的經濟損失，因此，只有實現對該問題的處理，才能夠有效確保工廠的穩定運行。

一、煤化工裝置空分氧泵變頻器晃電類型

1.1.電網晃電

電力系統在運行過程中，由于雷擊、對地短路、故障重合閘、企業內外部的電網故障、大型設備啟動等原因造成電網故障，從而造成電網電壓瞬間較大幅度波動或者短時斷電，但又能很快恢復的情況，稱為晃電。每年夏季，因外網受雷擊影響而出現對地短路產生晃電的情況時有發生，給煤化工裝置的生產帶來了很大的影響。

1.2.變頻器的自我保護

對變頻器來說，有一個正常的工作電壓范圍，對于交流380V低壓變頻器來講，交流三相電壓不允許低于270V。當供電電網的電壓由于某種原因瞬間晃電跌落時，變頻器直流母線電壓也相應的瞬間跌落，其電壓保護功能就會動作。一般對于功率開關器件來講，在失壓或停電后，將允許變頻器繼續工作一個短時間t，若失壓或停電時間tot，變頻器自我保護停止運行。一般t都在15或25ms，只要電源晃電較為強烈，t都在幾秒鐘以上，變頻器自我保護停止運行，使電動機停止運行。當然，隨著功率器件的發展，這一電壓和時間可以調整，但電網晃電對變頻器影響仍然很大。 當直流母線電壓低于設定值一定時間，變頻器電壓保護功能就會動作，對于有自啟動功能的變頻器來講，在控制電源正常的情況下，很快就會自啟動，如自啟動不成功就會導致設備停止運轉。

1.3.變頻器三相電源丟失

變頻器三相進線由接觸器控制，在電壓下降后，接觸器線圈極有可能因失電或電壓下降而脫開，從而使得變頻器三相電源丟失而氧泵跳停。從幾次氧泵跳停的記錄來看，這種可能性很大。同時，接觸器脫開又會使得變頻器直流母線電壓下降，進一步擴大電網晃電對變頻器的影響。另外，即使接觸器不脫開，變頻器的控制電源用的也是市電，在電壓下降或丟失后也會使得變頻器的晶閘管關閉，對變頻器的運行造成影響。

二、煤化工裝置空分氧泵變頻器防晃電措施

2.1.整變頻器的相關參數

對于變頻器部分參數修改前、后比較，參數修改后，變頻器不再3次自啟，從近年來的跳停記錄看，變頻器在自啟1次不成功后即不再自啟動，從而保證主泵停機信號能夠及時送出并啟動備泵。例如：因雷擊造成的晃電，會致使空分氧泵因晃電造成變頻器直流母線欠壓跳停后自啟動，但啟動過程中又因迅速啟動所產生的過電流而跳停，送儀表的ES運行信號丟失時間超過設定值（5s），備用氧泵聯鎖迅速啟動。市電欠壓及市電故障時延的參數調整由于電壓下降太快，其他保護已經動作，故效果不明顯。

2.2.變頻器增設直流支撐裝置

電網晃電導致變頻器跳停的故障表現為直流母線電壓下降，如果有一個裝置能夠在系統電壓短暫下降時，能夠維持變頻器的母線電壓不變，那么變頻器就可以不跳停。在這樣的思路之下，經過多次調研，于2012年引入直流支撐裝置DCS-BANK系統，有效解決了這一問題。使用至今效果很好，未發生一起因晃電而停泵的事故。直流電源支撐系統主要由蓄電池、整流充電器、靜態開關、直流接觸器、執行單元等組成。靜態開關采用大功率器件組成直流電子開關，通過在線跟蹤和電壓自動監控，保證主電源電壓波動和失電時，系統瞬時切換到電池供電，變頻器的輸出頻率沒有變化。當電網供電正常時，靜態開關處于關斷狀態，切斷電池組與變頻器的通路，直流支撐裝置通過整流設備對蓄電池組進行浮充 電，裝置儲能；當支撐回路交流電源低于變頻器低壓保護值時，監控系統觸發靜態開關瞬間導通，可以做到變頻器由交流供電到由電池組供電的瞬時轉換，直流支撐裝置的支撐時間按30S設計。

2.3.直流支撐裝置和外圍設備連接

將高壓液氧泵變頻器主電路中的直流母線回路引出，接至直流支撐裝置的直流輸出的直流接觸器上。在電網晃電時，依靠蓄電池為高壓液氧泵變頻器提供穩定的電源，保證變頻器輸出電壓不變，使氧泵電機轉速不波動或氧泵變頻器欠壓保護功能不動作，達到高壓液氧泵主機不跳停的目的。直流支撐裝置通過MC直流開關與變頻器的整流輸出直流回路P（+）、N（-）相連，直流支撐裝置對變頻器進行交、直流電壓檢測，變頻器的運行信號及故障信號送直流支撐裝置。為防止變頻器對直流支撐裝置的反充電，只有當變頻器運行信號正常后，并設定延時5 S，直流支撐裝置才投人。同時，晶閘管（SCR）也防止變頻器對直流支撐反充電，當變頻器故障后，直流支撐裝置立即退出運行。

2.4.提升使用規范性

對于變頻器的使用，需要具有一定的規范，首先，變頻器設定的直流電壓不宜過低，支撐時間不宜過長，注意定期對相關功率器件的檢測，如對晶閘管的定期絕緣檢測。壓敏電阻型浪涌保護器的壽命一般較短，為了避免浪涌保護器失效帶來的風險，注意定期檢測；其次，因開關柜及變頻器控制電源取自UPS電源，應經常檢查UPS工作情況，確保設備穩定運行；最后，對于兩臺變頻器的直流開關應分開控制，正常主泵與備泵斷開，切換時一定要注意先斷再合，防止2臺運行變頻器直流母線間的環流問題。

三、結論

綜上所述，空分氧泵變頻器防晃電處理對于煤化工生產活動的穩定進行來說起著非常重要的作用，而根據大量的調查數據顯示，電網晃電是造成變頻器跳停的重要原因，因此，這要求相關的工作人員可以通過安裝直流支撐裝置實現電網的穩定供電，確保電壓恒定，保證設備正常、高效的運行。

參考文獻：

[1]王貴生 龍宇煤化工空分液氧泵變頻器抗“晃電”技術改造[J]-《當代化工研究》-2016（05）

[2]李慶祥 大功率變頻器在空分裝置應用中出現要點問題的探討[J]-《氣體分離》 -2016（12）