電動機(jī)保護(hù)器在化工行業(yè)抗晃電中的應(yīng)用

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(shí)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

0 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?；て髽I(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(shí)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(diǎn)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(diǎn)作為保護(hù)接點(diǎn)，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(diǎn)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(diǎn)功能同圖9，7-8接點(diǎn)為起動控制繼電器，保護(hù)器接收到SB1發(fā)出點(diǎn)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(diǎn)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(yùn)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），延時時間允許誤差為±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)電壓值誤差不大于±10%。”

2 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(shí)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(shí)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、欠功率等的保護(hù)功能，可以確保電動機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，并減少系統(tǒng)投資，在化工行業(yè)使用具有實(shí)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

3 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(shí)現(xiàn)抗晃電的方法。

文章來源：《自動化應(yīng)用》2014年第6期

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