煉化企業抗“晃電”措施研究

欒赟鋒

摘要：首先簡要闡述了“晃電”的基本概念和成因。隨后以煉化裝置不同類型的電動機為主，分析了抗“晃電”工作所采取的技術措施，對今后各煉化裝置的抗“晃電”工作有著良好的借鑒意義。

關鍵詞：晃電;電壓暫降;電壓短時中斷;用電側;電源側

1 “晃電”概念與成因

1.1? ? “晃電”概念

通常人們將對生產、生活造成一定影響的電壓暫降、電壓短時中斷俗稱為“晃電”。在IEEE標準及國標《電能質量電壓暫降與短時中斷》（GB/T 30137—2013）中，對電壓暫降和電壓短時中斷有著相應的定義：

（1）電壓暫降（voltage dip）：電力系統中某點工頻電壓方均根值突然降低至0.1～0.9 pu，并在短暫持續10 ms～1 min后恢復正常的現象[1]，如圖1所示。

（2）電壓短時中斷（short interruption）：一相或多相電壓瞬時降低到0.1 pu以下，且持續時間為10 ms～1 min的現象[1]，如圖2所示。

1.2? ? “晃電”成因

“晃電”的主要內涵——電壓暫降、電壓短時中斷，其原因大致總結如下：

（1）設備原因，如：雷電及自然災害等引起的電氣設備故障;日常運行的電氣設備發生故障;繼電保護、自動裝置以及電氣設備誤動作。

（2）操作原因，如：誤操作;大型電氣設備啟動;大型變壓器投入。

（3）電力系統原因，如：供配電系統故障切除、備用電源的切換等過渡過程中，都伴隨著電壓暫降、電壓短時中斷。

不論何種原因，“晃電”都是以意外情況為誘因，以設備異常工況為表現，最終傳遞到用電側（用戶）。

2 抗“晃電”的基本措施

2.1? ? 用電側的措施

煉化企業生產裝置最為主要的用電設備是電動機，電動機回路的抗“晃電”措施與策略如下：

2.1.1? ? 分級管理

在較大故障引起的“晃電”中，供配電系統擾動大，必須結合生產實際，對各類電動機進行重要性分級：較高等級的，應采取必要措施，保證其在“晃電”中有較強的抗擾動性;較低等級的，要做好應急預案和演練，當“晃電”發生時，按預案執行相關操作。

2.1.2? ? 低壓電動機

低壓電動機在不同控制方式下的抗“晃電”主要措施如下：

2.1.2.1? ? 變頻器控制

目前各主流變頻器產品均自帶電動機保護功能，具有一定抗“晃電”能力，主要措施如下：

（1）簡化外部電路。

利用變頻器的自定義端子，精簡變頻器外電路，通過變頻器自身實現對電動機的運行控制，變頻器的接線配置如圖3所示。

（2）采用“三線制”控制方式。

如圖3所示，將變頻器的多功能自定義端子（圖中HLD端）設置為自鎖功能。按下常開按鈕ST，變頻器控制電動機啟動，電動機繼續保持運行狀態;按下常閉按鈕STP，自鎖解除，變頻器控制電動機停機。

（3）變頻器其他參數的配置。

調整繼電保護參數設置，配置失電再啟動功能和故障自復位功能。

（4）根據機泵所帶負載特性，調整電動機再啟動的延時與啟動方式。

2.1.2.2? ? 微機綜保控制

主流微機綜保均配置了失電再啟動功能。在“晃電”中之所以無法按預期實現再啟動，是因為綜保在“晃電”中因低電壓停機。所以，應選擇寬工作電壓范圍（AC/DC85～256 V），且在失電情況下可持續工作至少2～5 s的設備。

2.1.2.3? ? 接觸器-熱繼電器控制

對確需實現“晃電”再啟動的電動機，建議擇機進行回路改造，使用微機綜保控制，并按第2.1.2.2節所述內容進行設備選型。

2.1.2.4? ? 大機組油泵電機

若大機組潤滑油泵在“晃電”跳停后無法自起，或者備用油泵未能啟動，再或備泵啟動后建立油壓過慢，都會引起機組潤滑油壓力低低聯鎖停機。對此，建議措施如下：

（1）配置油泵電聯鎖：互為備用的油泵，將接觸器常閉輔助觸點引至對側油泵開機回路，當在運泵停機后，常閉觸點閉合，則可實現備泵立即啟動。

（2）適當調整工藝聯鎖值：

1）適當調高機組潤滑油壓力低聯鎖值，盡早啟動備用油泵。

2）適當降低機組潤滑油壓力低低聯鎖值，延緩機組跳停時間。

3）在潤滑油壓力低低聯鎖中增加延時（1～3 s），為油泵建立油壓留有緩沖時間。

（3）改進潤滑油系統，如：配置高位油罐、增加蓄能器等，提高潤滑油系統的抗擾動能力。

2.1.2.5? ? 電動機啟動方式選擇

電動機直接啟動會引起母線電壓下降，須進行必要的校驗。6（10） kV/0.4 kV變壓器允許全壓啟動籠型電動機的最大功率如表1所示。

若電動機功率超過功率限制，可考慮改用高壓電動機或配置軟啟動設備。

2.1.3? ? 高壓電動機

高壓電動機一般是較重要的機泵，一般不希望其在“晃電”期間跳停，但也要根據實際情況做出取舍。

2.1.3.1? ? 低電壓保護

為了防止大量電動機同時啟動拉低系統電壓，需要結合實際，舍棄部分電動機，主要措施：配置低電壓保護，在嚴重“晃電”時主動停機，以保證更重要的電動機運行。低電壓保護配置方式可見《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》（GB/T 50062—2008）第9.0.5條。

2.1.3.2? ? 啟動方式與壓降

電動機啟動時，母線電壓應符合下列要求[3]：

（1）一般情況下，電動機頻繁啟動時不應低于系統標稱電壓的90%;電動機不頻繁啟動時，不宜低于標稱電壓的85%。

（2）配電母線上未接照明負荷或其他對電壓下降敏感的負荷，且電動機不頻繁啟動時，不應低于標稱電壓的80%。

（3）配電母線上未接其他用電設備時，可根據保證電動機啟動轉矩的條件決定。

電動機啟動時，機端和母線的電壓相對值計算式如下[3]：

母線電壓相對值：ustm=（1）

機端電壓相對值：ustM=ustm （2）

式中：Skm為母線短路容量（MVA）;Qfh為預接負荷的無功功率（Mvar）;SstM為電動機額定啟動容量（MVA）;Sst為啟動回路的額定輸入容量（MVA）。

通常大量電動機同時啟動是導致系統電壓降低的主要原因，所以應加強對高壓電動機的運行管理：

（1）大功率高壓電動機啟動前，必須與電力調度人員確認。

（2）非特殊情況，禁止短時間內多次啟動高壓電動機。

2.2? ? 電源側的措施

2.2.1? ? 并列與分列

對生產裝置而言，電源是上級變電站;對整個企業而言，電源是外電網。電源運行方式主要分為并列和分列兩種，如圖4所示，電壓暫降、短時中斷示意圖如圖5所示。

當電源發生故障時，并列運行方式的“晃電”主要以電壓暫降形式為主，但是非故障段母線電壓也會受到影響;分列運行方式下，“晃電”通常伴隨電壓短時中斷，但是僅會影響到故障段。生產裝置應根據自身實際情況進行配置取舍。

2.2.2? ? 光纖差動與快切

為盡可能快切除故障，建議在電源進線處配置光纖差動與快切裝置。目前的快切動作時間如表2所示。

光纖差動完成裝置電源切換時間為150～240 ms。如裝置高壓側保護配置合理，可有效避免用電負荷跳停。

在快切裝置完成電源切換期間，由于裝置變壓器阻抗的存在，也可短時維持低壓側系統電壓，從而保持低壓用電負荷的接觸器不釋放。

3 結語

為了做好抗“晃電”工作，煉化企業要做好企業電網建設工作，要選取可靠的外電網電源，優化企業電網的配置。在各生產裝置的抗“晃電”工作中，煉化企業需要工藝、儀表、運行等多專業配合，并在此基礎上完善用電設備抗“晃電”的硬件和軟件配置。

[參考文獻]

[1] 電能質量 電壓暫降與短時中斷：GB/T 30137—2013[S].

[2] 鋼鐵企業電力設計手冊編委會.鋼鐵企業電力設計手冊[M].北京：冶金工業出版社，1996.

[3] 中國航空工業規劃設計研究院.工業與民用配電設計手冊[M].北京：中國電力出版社，2005.