低壓配電網絡防晃電控制技術研究

余鵬

摘? 要：能化公司系統生產多年來，因110KV供電系統晃電，備自投雙電源自動投切過程時間太長引起下級低壓配電電壓波動而造成整個生產系統屢次停車，曾出現過幾次由于晃電造成生產非停，導致氣化裝置區管道炸裂的嚴重事件，造成嚴重的不安全性和極大的經濟損失，耗費了極大的人力物力。低壓配電網絡電源由系統工頻電源提供，雖設置有快切裝置，未設置UPS輔助。為了提高低壓配電的安全性以保證生產的連續性，減少因系統晃電產生的后果，需通過對影響工藝連續性的重要電氣設備增設防晃電模塊并進行系統改造實現低壓配電網絡控制系統優化。

關鍵詞：低壓配電網絡? 防晃電

引言：能化公司系統生產多年來，因110KV供電系統晃電引起低壓配電電壓波動而造成整個生產系統屢次停車，曾出現晃電造成生產非停，導致氣化裝置區管道炸裂的嚴重事件，造成了極大不安全性和重大經濟損失。

現有110KV供電系統采用雙電源供電單母線分段方式，并利用備自投實現雙電源自動投切。近年來，多次出現110KV系統晃電，系統電壓在72KV至100KV之間波動，持續時長100ms-2000ms之間，但因備自投動作邏輯及投切過程時間太長等因素的影響，未能保障低壓配電系統的穩定，造成了系統停車。低壓配電網絡電源由系統工頻電源提供，并設置有快切裝置，未設置UPS輔助。

為了提高低壓配電的安全性以保證生產的連續性，減少因系統晃電產生的后果，需對影響工藝連續性的重要電氣設備進行低壓配電網絡控制系統優化改造。

一、供電系統存在的現有問題

1.供電系統的現狀

（1）兩條110KV供電線路，一條主供，一條備供，備自投切換方式，切換時間為2.5S，切換時長3.0S。站內10KV母線母聯備自投在退出狀態。

（2）系統運行方式：兩臺主變為一臺主供，一臺空載;110KV、10KV母線為母聯運行方式;4個開閉鎖10KV母線段運行方式為雙電源，雙進線，母線間設母聯快切裝置，動作時間一般為500-800ms;0.4KV系統為單母分段運行，部分低壓段配置低壓母聯塊切裝置，切換時間為1.3S;部分低壓段設置備自投1.5S。

（3）110KV變電站的10KV出線間隔、四個開閉所10KV母線及10KV/0.4KV的高壓開關均未設置低電壓保護，系統晃電時保護不動作。變壓器二次0.4KV進線側開關有失壓保護，最長可延時3S動作，能跳開0.4KV進線開關。

2.存在的問題

（1）大電網系統電壓波動幅度≤70%UN時間大于300ms，0.4KV低壓電機會發生跳閘造成系統連鎖停車（主要發生在雷雨時，電壓易發生波動）。

（2）主供110KV線路發生跳閘，重合閘成功需要1.3S，如果重合閘不成功，110KV母聯備自投會在3S時切換到備供線，此時0.4KV電壓會≤70%UN，低壓電機跳閘，系統停車。

（3）低壓配電網絡控制系統存在的問題

接觸器作為低壓配電網絡的重要控制開關器件，在合閘時，沖擊電流約是負載額定電流的5-7倍，持續時間一般為10-40ms。在分斷時，形成頻率很高的幾千伏的瞬變過壓。因此，即使低壓配電網絡電源設置UPS輔助，對UPS的可靠性造成大的挑戰。

晃電時接觸器的釋放時間最快可能4ms，配電網上的備自投裝置和快切裝置 ，動作速度加上開關的動作速度都在（50-500）ms級別以上，因此，用備自投和快切裝置來實現接觸器的防晃電在切換速度上達不到防晃電目的。

二、研究內容及解決方案

對接觸器的防晃電的解決方案主要有接觸器晃電保持式和晃電釋放電壓正常再啟式兩種。保持式從實現方式上又分為采用在線UPS和提供獨立模塊式兩種。采用UPS萬式，屬于集中電源處理方式，要承受接觸器的合閘沖擊和分斷過壓，對UPS的可靠性要求較高，出現問題導致整個電源網絡故障。而采用獨立模塊式，一個回路出現問題不會引起整個控制電壓異常、優勢明顯。再啟動方式屬于彌補式方案，如果晃電時間較短時（100-500ms） 存在電壓恢復時電機殘壓較高，以及接觸器合闡瞬間電網電壓和電機殘壓非同步合閘問題。

1.變頻控制低壓電機防晃電

變頻控制低壓電機晃電時電機會出現直流母線欠壓而掉閘，通過在變頻器專家系統中激活變頻器欠壓保護動作自復位功能，并在控制回路上加裝復位自啟動模塊，可以徹底解決晃電問題。

2.電機保護器控制電機問題：晃電時電壓≦Un60%低壓接觸器必然掉閘。現在的電機控制回路由兩種控制模式，一是保護模式，一是直接啟動模式。關鍵電機（≦90KW）均采用保護模式方式，沒有晃電再起動回路，但該保護有晃電再啟動功能。改變原設計控制回路，在系統晃電接觸器掉閘后，在設定的時間內（一般晃電時間在3S）系統電壓恢復，電機保護器會對原運行電機發出啟動指令使電機及時啟動。

3.軟啟動控制電機存在的問題：晃電時≦Un60%低壓接觸器必然掉閘。控制回路沒有系統防晃電，在原有的設計上進行技術改造設計，增加晃電檢測再啟動功能。

基于以上分析及研究探討，對各區域重要負荷接觸器線圈的實現方式進行統計分類，對線圈電阻進行測試統計，以確定防晃電模塊的選型，最終確定了KHD-200P、KHD-200J及KHD-200F三種智能型自適應抗晃電裝置。

KHD-200P型適用于額定電流125A以下電磁線圈式（普通）接觸器抗晃電，并應用于部分冷凝液泵和凝結水泵控制系統改造;KHD-200J型適用于額定電流125A及以上電子整流式（節能）接觸器抗晃電，并應用于部分潤滑油泵控制系統改造;KHD-200F適用于加裝了變頻器或軟啟動器的負載接觸器抗晃電，并應用部分除鹽水泵（變頻）控制系統改造。

為充分利用原有電機保護功能，結合原有電控抽屜內電機保護器的保護原理及接線情況，繪制防晃電改造的電氣控制原理圖及接線圖，并完成接線和調試，最終實現了防晃電功能與電機保護功能有機結合同時實現的綜合保護功能。

三、結語

經改造后的低壓配電網絡防晃電控制系統具有以下主要特點：

1.適應范圍大，可實現額定電流630A及以下各類型接觸器的防晃電。

2.切換速度快，達到1.67ms的瞬間切換。

3.晃電維持時間長，晃電維持時間可在10ms-5000ms內設置，級差10ms，保持接觸器可靠吸合：在晃電過程結束，電壓恢復正常后，將交流電壓切換到接觸器線圈兩端。

4.實現了防晃電功能與電機保護功能有機結合。

目前低壓配電網絡防晃電控制系統改造已利用2021年大修期間完成，經調試，運行可靠，可保障系統晃電5s內設備不掉載。該改造方案對生產連續運行要求較高的化工行業、發電行業及其他過程控制行業均有較好的推廣性和實用性。

參考文獻

[1]馬誌席.供配電工程.北京：清華大學出版社.2009年8月第1版

[2]張穎超，楊貴恒.UPS原理與維修.北京：化學工業出版社.2011

[3]國家標準.GB 50062-2008 電力裝置的繼電保護和自動裝置