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防晃电技术在化工生产中的应用

日期:2022-05-11 08:57:51

摘要:

电网晃电后会给石化企业带来严重的经济损失,为了减小晃电带来的不良影响,在化工生产中采取不同抗晃电措施。经过技术改造,取得了良好的抗晃电效果。 

0 引言

近年来在化工生产中,由于外电网发生故障或内部电网中的电气设备短路造成供电系统波动,导致部分生产装置内机泵停车,生产工艺联锁动作,造成装置停车的事情频繁发生。为最大限度地避免化工生产装置因供电系统电压波动时对生产造成的影响,对关键电气设备采取防晃电措施研究非常有必要。

设计实用可靠的供电系统的抗晃电,采用何种措施降低晃电带来的危害是当务之急需要解决的。在供电系统发生晃电时,必须确保电动机能够连续运行或在电动机停止运行后能够快速启动。

1 解决思路

1.1供电系统抗晃电

1.1.1对于具备并列运行条件的主变电站,且进线有光纤纵差保护的,将系统并列运行。系统并列运行,当一路进线发生故障时,光纤差动保护迅速将该段电源切除,使系统电压受影响较小。

1.1.2完善消弧接地及小电流选线装置,防止单相接地弧光过电压引起的晃电。

1.1.3加装快切装置,可在200ms内完成备自投切换,且保持一定母线电压。

1.2高压电机抗晃电

高压电动机的抗晃电一般利用母线上的电压互感器来监视电压的变化,通过时间继电器的延时作用,就可实现断电延时自起动功能。一般将低电压保护动作时间设置为1s,重要电动机设置为3~5s。

1.3低压电动机抗晃电

1.3.1供电系统晃电会导致低压电动机控制回路中的交流接触器释放,引起电动机停机。经过验证当电压降至70%额定电压以下时,接触器因电磁吸力小于释放弹簧的反作用力而立即释放,断开电源。交流接触器是最易受“晃电”影响的主要电气设备,也是工厂采取抗“晃电”措施的主要对象。

低压电动机抗晃电就是在晃电发生时保持接触器不释放或在电压恢复后重新吸合接触器。通常采用晃电保护模块和自启动模块。

1.3.2晃电保护模块

晃电保护模块串入控制回路,当电源正常时,控制回路电源取自控制电源交流供电。接触器工作线圈是交流电压。此时晃电保护模块的内部蓄电池或充满后的储能电容进入时刻监视状态。当监测到控制电源降低到设定值后,使蓄电池或储能电容上的直流电压施加到主接触器线圈两端,确保主接触器不动作。此时切换速度极快,保证接触器在释放前切换到直流状态。

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当晃电恢复后模块自动切换到控制电源交流供电,恢复到电源电压监视状态。

可以通过设定允许晃电有效时间,当发生允许时间范围内的晃电时,晃电保护模块内部供电,控制电源的电压保持正常,接触器不断开。当发生超出设定允许时间范围内的晃电时,晃电模块关断直流输出使接触器跳闸。

例如:晃电时间设置1s,电源在设定时间内恢复正常时,晃电模块将直流输出切换为交流电压。

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经过对全密度聚乙烯装置内部分关键机组油泵电动机抗晃电改造,发现抗晃电模块寿命取决于电容或电池的寿命,因此模块内部选择质量较好的电容或电池,直接影响到模块的能否正常工作。

1.3.3来电再启动装置

当发生晃电时,电动机控制回路接触器脱扣,电动机停止运转。如果在自起模块预设的记忆时限内电网恢复供电,从恢复供电瞬间自起模块开始计时,经过一个启动延时时限 ( 设定范围 0.1~ 200s),在这段时间内,一旦电压恢复至接触器吸合保持电压,立刻自启动,使接触器闭合启动电动机。

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从上图可以看到,当晃电后,接触器自保接点KM断开,自起模块6、8触点闭合,若晃电时间超过设定的最大时限,则模块触点断开,进入待机状态。接触器KM接点接入模块有源端子3、4,主要用于检测主回路运行状况。

对于多台电动机,在进线电源恢复后,可以按照事先设定的启动顺序依次启动接触器,分批次启动电动机。

1.3.3.1应用中存在的问题

    目前在部分装置关键电动机采用来电再启动装置,但在使用中出现外电网晃电,部分来电再启动装置不动作的情况。对故障进行分析如下:

1)再启动模块试验,用调压器调节电压模拟晃电,当电压低于设定值时,几个模块处于待工作状态(绿灯常亮),不具备自启动功能。若直接快速分合电源开关,模块延时自启动,接触器吸合(延时批次启动正确)。

同时对其他模块试验,用调压器调节电压模拟晃电,当电压低于设定值时,处于工作状态(黄灯闪烁),模块延时自启动,接触器吸合,晃电自启动动作正确。直接快速分合电源开关,模块延时自启动,接触器吸合(延时批次启动正确)。

经过对再启动模块试验,发现模块性能不稳定原因造成晃电时电动机不能自启动。

2)分批次自启动模块设定:电压定值≤160V;晃电时间0S、重启时间1S、批次启动1S~5S。实际应用中发现设置晃电时间0S时,模块不动作。此时可将晃电时间设置大于0S时,模块能够正常动作。

3)晃电电压波动持续时间长,超出抗晃电模块晃电设定时间,但要考虑到模块内元器件性能导致时间的偏差。可以将设定时间稍微增大。

1.3.3.2主要事项

    在采用来电再启动装置时,必须考虑以下几点:

1)晃电已造成接触器脱扣,若运行信号作用于工艺联锁回路,会引起联锁跳闸。

2)若需要重新启动设备较多,功率较大,可能对系统电压有影响。

3)再启动装置必须记忆晃电前接触器合闸状态,若出现记忆错误会引起未合闸回路误合。

1.3.4现场机组控制电源由UPS供电。

由于大部分机组现场控制柜电源取自变电所低压配电柜,当晃电发生时可能发生控制电源失电导致机组停机。对于这类控制系统,应将控制电源和负荷电源分开,控制电源接入仪表电源,负荷电源由低压柜供电。

2 UPS及双电源供电

2015年1月25日兰州供电局东桃线因山体滑坡、铁塔倒塌发生短路故障,造成110KV系统电压波动。兰州石化公司110KV乙烯变电站110KV电压最低降至额定电压的65.8%,6KV电压最低降至额定电压的69.8%。电压波动持续时间74ms。

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此次供电系统波动造成高压聚乙烯装置停车。经过对装置停车分析,发现是由于现场电动机仪表PLC控制电源电压降低,PLC输出信号断开,导致电动机停车,造成联锁动作,装置停车。

现场电动机PLC控制系统由来自变电所交流380V电源经变压器、交/直流稳压电源转换为直流24V单电源供电。当交流380V电源电压降低时,相应的直流24V电源也降低,最终造车PLC控制系统电源异常。

为避免单路电源故障造成控制系统失电,我们采用UPS和交流市电双路电源,电源直接取自仪表机柜间电源柜L-P01(UPS)1CBC11 及L-P02(市电)2CBC10两个空气开关,送入现场电源箱内给稳压电源供电。

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变频器失压穿越功能:当电压降低时,利用电动机惯性旋转产生的电动势,为变频器直流母线充电,保持变频器不掉电,电压恢复时继续运行。

3双电源防晃电措施

3.1 ROONSH的RNSH-9S系列HTS瞬态转换开关,欠过压设定值为额定电压的50%-120%可调,当常用侧系统电压超出设定值、缺相、失电时,双电源开关能在20ms内切换到备用侧,保持供电系统的连续性。

3.2 ROONSH的RNSH-MV系列中压无扰动快切成套装置,当常用电源出现缺相、失电、电压波动时,该中压无扰动切换成套装置能在15ms内转换到备用电源,保证重要负载在一路电源故障时不停车。

4结束语

综上所述,在石油化工生产中采取多种不同的方法解决晃电问题,通过具体的改造方案,解决了重要机泵组的晃电问题,增强了电网抗晃电能力。最大程度的满足了化工连续性生产的需求。由此可见制定切实可行的抗晃电措施增强生产装置的抗晃电能力是十分重要的。

 

[参考文献] 

[1]陈  琳  严金云,石化企业晃电影响及抗晃电措施《电气技术》

[2]许洪元,石化企业抗晃电综合解决方案研究与应用《石化电气》

[3]刘龙舞,电动机抗晃电技术在石化企业中的应用《电工电气》