低压配电系统中几种抗晃电措施分析及比较

低压配电系统中几种抗晃电措施分析及比较

王蓉

上海华西化工科技有限公司上海201315

摘要:石油化工企业为连续性生产企业，其生产负荷大部分为一二级连续负荷，对电源可靠性要求较高，以确保整个工艺生产流程的连续、安全运行。本文主要阐述晃电发生对石油化工企业的影响，并且介绍几种防晃电措施及其工作原理，从经济性及可靠性方面分析各种措施的优缺点及适用场合。

关键词：晃电，电源延时模块，再启动，抗晃电接触器

1引言

晃电是指因雷击、短路或者其他原因造成电网短时波动或断电的现象。供电系统产生晃电的基本类型有：电压骤降、骤升、短时断电、电压闪变。电压骤升,持续时间0.5个周期至1min,电压上升或下降至标称电压的110～180%。石油化工企业中主要用电负荷为电动机，特别是低压电机回路，其启停控制是由接触器来实现，交流接触器的特性为返回电压30~70%，在60-80ms内主触头断开，当发生晃电时，电源波动使得接触器线圈因短时失压而释放断开，会导致电机、变频器等停止运行，因而对企业造成重大经济损失，甚至发生人身安全事故。采取防晃电措施可以有效的避免此类事故，保证生产的连续性。

2防晃电措施及应用

2.1分批再启动技术

分批再启动装置的工作原理是装置在正常运行时实时监测电网电压和电机的运行状态，当系统电压低于跌落电压设定值，接触器释放，电机跳停，在晃电现象发生之后电压恢复正常的时候，通过固定频率的采样进线柜的电压及电流参数，来判断系统电压是否为在允许失电时间内恢复至电压设定值，如果为长时断电，则再启动装置不动作，如果为短时晃电，则按预先设定的次序分批再启动要求再启动的电机，从而保证生产过程连续。工作原理图如图1所示：

图1再启动柜控制原理接线图

自再启动柜输出干接点并联至电动机控制回路的自保持回路中，当系统判断为电源发生晃电时，该接点闭合，电动机二次控制回路重新接通，接触器二次线圈得电，主触点闭合，电机投入运行。为减少电机启动时启动电流过大对电网造成冲击，通常设置为分批启动。

再启动技术能够实现很多电机的有序连续启动，在石化企业中得到广泛应用，为最早一批的防晃电应用措施，其缺点是不能够防止电机停机，而是在电机停止运行后才能重新启动，对于连续性生产装置还是有一定影响，只是将晃电的影响最大程度的减小，且对于电动机比较分散的地区由于经济因素而不适用，渐渐被后续新型防晃电技术所替代。其优点是针对瞬时失压时间较长，通常大于1秒，电动机转速下降较大，需要考虑再启动时对电网的冲击，一般需要计算负荷容量实施分批再启动，并要检测来电电源阈值。

2.2防晃电辅助电源模块

目前市面上生产防晃电辅助电源模块的生产厂家种类繁多，其基本工作原理大同小异：即在发生“晃电”时使交流接触器按设定的时间延时脱扣，而不影响正常分合闸操作和保护动作。以合富防晃电辅助电源模块TPM-MD为例，其接线示意图如图2所示：

L1，L2接控制电源，A为控制电源输入端，A1接交流接触器控制线圈A1，正常工作时，接触器线圈电源来自于普通交流控制电源，延时模块不动作，并且对内部电容充电，当发生晃电交流控制电源异常时，延时模块通过内部电容或电池储存的能量继续供给直流电能，供电时间根据用户需求0.3s~3s可调，如此即可避免晃电时接触器线圈脱扣，一般电压瞬间跌落时间在1.5s以内的可以称之为“晃电”，时间过长的话即可判断为事故断电，此时电机需要停止运行，故0.3s~3s延时时间已经满足防晃电需求。此外延时模块工作是有前提条件的，即仅在电源瞬时欠压“晃电”条件时才向接触器提供延时断开的辅助保持，如电网电压没有在经用户设定的允许时间范围内恢复正常，则控制器闭锁程序，不再启动设备。

图2TPM-MD-I防晃电辅助电源模块接线示意图

2.3防晃电接触器

防晃电接触器是一种永磁式接触器，其区别于传统的电磁式接触器，永磁式交流接触器不工作时，动、静触头处于释放状态，如给吸引线圈通电，磁极将产生磁场，使接触器触头从释放位置向吸合位置快速移动，同时也为动触头的释放储存了能量。触头之间一旦产生电弧，电磁间隙变小，这时永磁力就会剧增，吸合速度加快（吸合时间小于20ms），从而大大减少了触头吸合时的时间，永磁力使触头吸合后保持触头压力力矩恒定，不受网电压波动的影响，即便在临介电压下吸合触头也是一次性动作，触头不振颤。接触器触头吸合后，电流控制模块将吸引线圈的电流截止，此时线圈不工作、不耗电，线圈的电流为零，无能耗，线圈当然不会发热，更不会烧毁，此时完全依靠永磁力将触头保持在吸合状态。由于电子模块的控制，可根据现场的需要设定释放电压值（断电为零电压），并可延迟一段时间再发出脉冲电流，以实现低电压延时释放或断电的功能，免受大幅值电压波动的干扰，达到稳定生产系统的目的。

2.4三种抗晃电措施的优缺点比较

（1）分批再启动方式适用于较长时间晃电，电动机数量较多且比较集中的场合，通过依据工艺要求设置分批启动次序，可以减少电动机启动电流过大对电网的冲击。装置可以记录历史发生的“晃电”时间，再启动次数及电机的运行时间累积值，检测电机的运行状态，便于生产企业对厂区用电设备的数字化管理。缺点是不能阻止电机跳停，再启动柜增加占地，投资成本较大。

（2）抗晃电电源模块适用于短时晃电的场合，其优点是适用于短时晃电以及电动机数量较少的场所，体积小，改造方便，电机不会中断运行。缺点是控制回路故障率较高，出线故障后会导致接触器无法吸合，且当控制回路存在感应电压时，接触器无法正常释放。

（3）永磁式接触器的优点是控制电路简单，不增设任何配件，可以减少不少控制电路中的故障点，提高安全性和可靠性。无温升，无噪音，使用寿命较长，更换成本低，体积小。缺点是对于电磁兼容（EMC）要求较高，为了能在电磁环境中正常工作，并且不能对其他设备和系统构成电磁干扰需要将永磁体磁路完全密封在可导电金属外壳内，并做好接地，对密封性要求较高。目前在国内研制生产时间不长，缺乏较成熟的完善经验。

3.小结

综上所述，抗晃电措施的选择取决于项目规模，投资成本，当地的电网质量，改造以及新建的难易程度来确定，如果条件许可采用多种措施综合防治效果较好。

参考文献

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