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      電動機(jī)保護(hù)器在化工行業(yè)抗晃電中的應(yīng)用

      更新時間:2014-07-02點擊次數(shù):1249

      王志南1   趙波2

      (1. 中國寰球工程公司遼寧分公司,遼寧 撫順 113006)

      (2.安科瑞電氣股份有限公司,上海 201801)

      摘要

      介紹目前常用的抗晃電措施,著重介紹使用電動機(jī)保護(hù)實現(xiàn)抗晃電的方法。

      關(guān)鍵詞

      ARD;電動機(jī)保護(hù)器;抗晃電;JB/T 10736

      引言

         “晃電”指的是電網(wǎng)因雷擊、對地短路、重合閘、設(shè)備起動、發(fā)電廠故障及其他原因造成電網(wǎng)電壓短時失壓、電網(wǎng)電壓短時大幅度波動、短時斷電數(shù)秒等的電能質(zhì)量事件。化工企業(yè)對系統(tǒng)供電可靠性的要求較高,一旦出現(xiàn)供電系統(tǒng)晃電,會引起保護(hù)設(shè)備欠壓誤保護(hù)、生產(chǎn)設(shè)備意外停機(jī),致使生產(chǎn)線癱瘓、事故擴(kuò)大,導(dǎo)致非常大的經(jīng)濟(jì)損失,甚至對操作人員的安全構(gòu)成威脅。

      1常用的抗晃電的措施

      1.1 UPS抗晃電系統(tǒng)

          DCS、PLC等控制系統(tǒng)的工作電源由UPS電源接入,實現(xiàn)抗晃電的目的。在線式UPS 工作原理如圖1 所示,電網(wǎng)正常工作時,給負(fù)載供電,同時給儲能電池充電;當(dāng)市電欠壓或突然掉電時,UPS電源開始工作,由儲能電池給負(fù)載供電。


      圖1  在線式UPS工作原理

          系統(tǒng)發(fā)生晃電時,接觸器的線圈依靠UPS供電正常工作,保持主觸頭的吸合,避免晃電造成電機(jī)停機(jī);當(dāng)母線失電超過一定的時間后,根據(jù)二次控制部分設(shè)定的時間斷開輸出,避免電壓恢復(fù)后事故的發(fā)生。其控制接線圖如圖2 所示。


      圖2  UPS控制接線圖

      1.2 DC-BANK 抗晃電系統(tǒng)

          變頻器抗晃電有如下方法:

         (1)取消變頻器低壓保護(hù)設(shè)置,設(shè)置快速重起動。該方法缺點是關(guān)鍵電機(jī)的停止、重起會影響生產(chǎn)的連續(xù)性和造成次品增加,另外低壓往往會表現(xiàn)為變頻器的過流保護(hù),而取消過流保護(hù)會增加變頻器本身損壞隱患,因此,這種方式在連續(xù)性生產(chǎn)要求較高的石化企業(yè)很少使用。

         (2)DC-BANK系統(tǒng),主要應(yīng)用于變頻電機(jī)和PLC/DCS 供電系統(tǒng)。電網(wǎng)正常時變頻器由交流母線供電,DC-BANK 系統(tǒng)處于熱備狀態(tài);電網(wǎng)晃電或備自投切換時,電網(wǎng)電壓下降,轉(zhuǎn)換成由DC-BANK 向變頻器的直流母線供電,變頻器保持正常工作。其工作模式如圖3,單臺控制邏輯圖如圖4 所示。

      圖3  DC-BANK系統(tǒng)工作模式


      圖4  DC-BANK系統(tǒng)單臺控制邏輯

      1.3 電動機(jī)的抗晃電措施

          交流接觸器廣泛使用于低壓電動機(jī)控制系統(tǒng)中,常用電機(jī)控制電路如圖5 所示,晃電發(fā)生后接觸器斷開,會使電動機(jī)停轉(zhuǎn)。

      圖5  電機(jī)控制電路

          電動機(jī)抗晃電主要為接觸器抗晃電,交流接觸器的抗晃電方法:

         (1)采用抗晃電接觸器(具有延時釋放/避開彈跳區(qū)的接觸器),晃電出現(xiàn)時接觸器不立即釋放,也不工作在臨界彈跳區(qū),其安裝接線如圖6所示。


      圖6  抗晃電接觸器接線圖

           (2)在原有的交流接觸器上增加延時模塊,控制電路如圖7 所示。

      圖7  增加延時模式的控制電路

           (3)加裝再起動控制器,起動控制線路如圖8 所示。


      圖8  加裝再起動控制器的控制線路

          (4)使用帶有抗晃電功能的電動機(jī)保護(hù)器。電動機(jī)保護(hù)器具有過載、斷相、不平衡、堵轉(zhuǎn)、阻塞、起動超時、過壓、欠壓、接地、漏電等保護(hù)功能;具有電流測量、電壓測量、頻率測量、功率測量等測量功能;具有起動控制、抗晃電功能、失壓重起等控制功能;具有4-20mA DC變送輸出,MODBUS、PROFIBUS通訊功能。安科瑞ARD系列電動機(jī)保護(hù)器抗晃電控制回路(保護(hù)模式)見圖9所示。

      圖9  ARD系列電動機(jī)保護(hù)器抗晃電控制回路(保護(hù)模式)

          工作原理如下:95-96接點作為保護(hù)接點,保護(hù)器上電后處于常閉狀態(tài),當(dāng)出現(xiàn)故障或輔助電源斷電后變?yōu)槌i_狀態(tài);7-8接點同起動按鈕SB2并聯(lián),出現(xiàn)晃電后7-8吸合維持控制回路處于起動狀態(tài),電壓瞬間后可執(zhí)行重起功能。

          采用直接起動方式的抗晃電控制原理如圖10所示,95-96接點功能同圖9,7-8接點為起動控制繼電器,保護(hù)器接收到SB1發(fā)出點動起動信號后,7-8吸合并自保持,接觸器KM線圈得電接通電機(jī)主回路;保護(hù)器接收到SB2發(fā)出點動停止信號后,7-8輸出斷開,接觸器KM線圈失電,斷開電機(jī)主回路;發(fā)生晃電后,線圈KM失電,電機(jī)主回路被切斷,保護(hù)器根據(jù)晃電時間長短自動選擇執(zhí)行“立即重起動”,“分批延時自起動”或“禁止起動”。

      圖10  采用直接起動方式的抗晃電控制原理

          電動機(jī)保護(hù)器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JB/T 10736)中對抗晃電(失壓重起)功能描述要求:“具有欠電壓(失壓)重起動保護(hù)功能的保護(hù)器,因主電路欠電壓故障或失壓停車,若在“立即重起動時間”內(nèi)電壓恢復(fù)至正常(允許重起動設(shè)定值以上)時,保護(hù)器可使電動機(jī)立即恢復(fù)至電動機(jī)停車前的運行狀態(tài)(不經(jīng)過起動延時、降壓等過程);若超過“立即重起動失壓時間”而在“延時重起動延時時間”設(shè)定時間內(nèi),電壓恢復(fù)至欠電壓(失壓)重起動設(shè)定值以上,則電動機(jī)按“延時重起動延時時間”延時起動(與正常起動的過程相同),延時時間允許為±10%;若超過“延時重起動延時時間”后電壓恢復(fù),則電動機(jī)不再自動重起動,恢復(fù)電壓值不大于±10%。”

      電動機(jī)保護(hù)器抗晃工作原理及相關(guān)參數(shù)的設(shè)置

          以安科瑞ARD系列電動機(jī)保護(hù)為例。為實現(xiàn)抗晃電功能,電動機(jī)保護(hù)器需帶有抗晃電模塊,將交流電輸入接在抗晃電模塊的輸入端,抗晃電模塊的輸出接到電動機(jī)保護(hù)器的輔助電源輸入端,電動機(jī)保護(hù)器的電壓測量信號取自接觸器上級,防止晃電時接觸器脫開,無法測得恢復(fù)電壓。線路正常供電時抗晃電模塊的內(nèi)部儲能裝置處于儲能狀態(tài),晃電期間由抗晃電模塊儲能設(shè)備向電動機(jī)保護(hù)器供電,維持電動機(jī)保護(hù)器正常工作。當(dāng)系統(tǒng)電壓恢復(fù)到“重起動電壓”后,電動機(jī)保護(hù)器對晃電持續(xù)時間進(jìn)行判斷,時間小于“立即重起動失電時間”立即吸合“輸出繼電7-8起動電動機(jī);晃電時間長于“立即重起動失電時間”,而小于“允許失電時間”,執(zhí)行延時重起動;晃電時間長于“允許失電時間”,不執(zhí)行起動。

          電動機(jī)保護(hù)器可以實現(xiàn)晃電立即重起動、失壓延時重起動、失壓時間過長閉鎖起動,并且?guī)в羞^載、斷相、堵轉(zhuǎn)、阻塞、過壓、欠功率等全面的保護(hù)功能,可以確保電動機(jī)的平穩(wěn)運行,并減少系統(tǒng)投資,在化工行業(yè)使用具有實際意義,相關(guān)參數(shù)的設(shè)置見表1說明。

      表1  相關(guān)參數(shù)設(shè)置

      參數(shù)

      范圍

      說明

      重起動電壓

      (75%-95%)Ue

      Ue為系統(tǒng)額定電壓。系統(tǒng)電壓恢復(fù)到此設(shè)定值后認(rèn)為晃電結(jié)束電壓恢復(fù)。

      立即重起失電時間

      (0.1-0.5)s

      通常說的晃電時間,晃電時間短,恢復(fù)后可立即重起。

      允許失電時間

      (0.5-10)s

      zui大失電/失壓時間,超出此時間不執(zhí)行起動,大于立即“重起失電時間”小于此時間執(zhí)行分批重起動,防止電機(jī)同時造成電網(wǎng)沖擊。

      重起延時

      (1-60)s

      分批重起延時時間,不同電機(jī)設(shè)定不同延時時間防止電機(jī)同時重起,沖擊電網(wǎng)。

      結(jié)束語

      介紹了幾種常見的晃電處理方法,著重介紹電動機(jī)保護(hù)器實現(xiàn)抗晃電的方法。

      文章來源:《自動化應(yīng)用》2014年第6期

      參考文獻(xiàn):

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