电机抗晃电技术应用

电机抗晃电技术应用

宋毅

广东中化石油化工设计有限公司 510700

摘要：在很多大中型企业生产过程中，装置突然的停机是不被允许的，它不仅会给企业造成严重的经济损失，甚至有可能造成火灾、爆炸及人员伤亡等安全事故。电机作为装置生产的重要设备，其连续稳定运行直接影响到装置的连续生产运行。影响电机稳定运行的其中一个重要因素就是“晃电”。在现实生产、工作中，如何消除或减少“晃电”对电机的稳定运行的影响，一直都是电气工作者不断努力的方向，也取得了很大的成就。下面笔者就对目前常用的“抗晃电”技术方案进行简单的归纳分析。

关键词：晃电;抗晃电技术措施;经济合理

在“抗晃电”技术方案分析之前，我们必须先弄清楚两个问题：

1.了解什么是晃电。“晃电”是指（目前无标准、统一的定义）：“供电线路切换、雷击、重合闸、大型设备起动、发电厂故障、短路或其他原因造成的电网电压瞬时跌落（电压凹陷），电网电压暂降或电压中断，时间在1.5秒之内，又恢复正常的现象。”由晃电的定义，我们可以看出，即使像我国这样的电力设施强国，也不可避免会发生晃电。因此我们除了努力减少晃电发生概率的同时，更重的是消除或减少晃电给我们生产、生活带来的影响。晃电对我们日常生活的影响可以忽略，但对企业的生产就不得不防，特别是一些大中型企业，影响重大。

2.为什么发生了晃电，会影响电机的正常稳定运行。有一定电气专业知识的人都知道，一般低压电机的启、停都通过接触器来控制。低压电机典型控制原理图如下：

由图1-1可知，当发生晃电时（假设晃电时间300ms，电压下降50%），即电压跌落到接触器（KM）额定电压70%以下时，接触器主触点及辅助触点会瞬时脱扣，接触器自锁KM打开，即使300m后电压又恢复正常，电机还是因失电，停止运行。

知道了晃电性质和电机的控制原理，就可以制定出相应的方案对策。

方案一：

发生晃电时，既然电机停止运行是因为接触器主触点及辅助触点瞬时脱扣引起的，那在晃电期间不让接触器脱扣，便可以解决晃电停机问题。这就是本文介绍的第一种解决方案，把普通接触器更换为防晃电接触器，这也是最简单有效的方法。防晃电接触器与普通接触器相比，其实就是多了延时控制功能，保证失电时保持接触器短暂不脱扣，一般为0~5S可调。目前市场上防晃电接触器产品很多，技术也很成熟，如江阴联盛自动化工程有限公司FS/E系列；杭州君诺电器设备有限公司的永磁式交流接触器JNYC系列；河南松峰电气有限公司的永磁式延时接触器NSFC1系列等等，它们原理略有不同，但功能是相同的。

方案优点：简单可靠，方便使用，投资少，调试方便；甚至还可以在普通接触器的基础上增加延时控制模块，来实现防晃电功能。

方案缺点：不能解决变频器、软起动控制电机的晃电问题；适用晃点范围比较窄，当晃电时间小于500ms时，一般电机转速就不会明显下降（这里指一般情况，电机的转速下降与其负载特性有关），此时电压恢复，电机电流有小幅度过电流冲击后便恢复到运行值，这种情况电机供电系统不受影响，对生产连续性保持不受影响； 当晃电时间大于500ms时，一般电机转速就会显著下降，如电机转速下降到额定转速的30%时，此时电压恢复，非周期电流分量对电网的冲击影响将不得不考虑，甚至有可能拉低配电电网电压，触发低电压或过电流保护动作，扩大停电事故，对生产的影响不可避免！这种情况下采用防晃电接触器是满足不了连续生产要求的。

适用范围：只适用低压电机；晃电时间比较短，一般用在生产工艺相对简单，电机设备比较少，对生产装置连续运行要求不高的场合。

方案二：

由图1-1可知，当发生晃电时，除了上面我们提到的第一种方案外，我们还可以在，在控制回路的自锁回路上，并入一个延时断开的点，只要保证其延时断开时间大于发生晃电的时间即可。这样做就相当于晃电结束，电压恢复后，给电机发出一个再起动指令。如图1-2所示：最早人们是通过增加时间继电器，来实现延时断开功能的，随着电气自动化的发展，电机综合保护器的大量应用，此方法也就越来越少用。现在很多电机综合保护器里都集成了 “自动再起动”功能。如上海华建电力设备有限公司LM-310+系列；ABB的M102-P系列，北斗银河的BDM100系列。自动再起动功能具有两个方面的含义，一是当系统发生晃电且接触器跳开时，三相电压恢复后立即发出合闸命令，保证电机连续运行；二是当系统发生较长时间停电时，当三相电压恢复后，综保根据设定的延时时间，分时分批发出合闸命令，重新起动电机。

以北斗银河的BDM100系列为例，在正常运行状态下，BDM100低压综保连续监测电压值，在电压突降后，根据电压重新恢复时的不同情况，BDM100装置可以发出合闸信号，让电机以不同的方式再起动。 在正常运行状态下，当发生系统任一相电压低于电压跌落值，BDM100开始累计失电时间。当系统三相电压都恢复到电压恢复值以上时，若失电累计时间小于抗晃电时间，则电机立即再起动；若失电时间超过抗晃电时间，但小于最大允许再起动时间，则电机按照设定的再起动延时实现分批分时再起动；若失电累计时间超过最大允许再起动时间，则装置闭锁再起动合闸。

设定范围 ： 再起动延时 Trs 0.1 ～ 25.5s ；

最大允许再起动时间 ΔT 1 ～ 60s ；

抗晃电时间 Tint 0.10 ～ 0.60s ；

电压恢复值 UH 0.7Ue～ 1Ue ；

电压跌落值 UF 0.5Ue～ 0.95Ue ；

动作条件： 保护投入 ；

电机处于运行状态；

起动： 任意一相电压由大于UH到低于UF， 接触器状态闭合。

再起动合闸条件：1 接触器状态断开；

2 Ua，Ub，Uc三相都恢复到UH以上 合闸出口动作 ；

3 晃电时间 + 再起动延时 ≤ 最大允许再起动延时： 如果系统晃电时间在0-Tint之间，则装置立即再起动；如果系统晃电时间大于Tint，则采用延时再起动。

方案优点：适应晃电时间范围大，能自动跟踪晃电时间，根据晃电时间及预先设定的参数判断是立即再起动还是分批再起动，可以解决方案一提到的：电机转速大幅度下降后，批量再起动电流非周期电流分量对电网的冲击的影响。

方案缺点：投资较高；调试复杂；各个综保相互独立，时钟不统一，采样不统一；属于电机综合保护器附加功能且用户反应故障率偏高；不适用变频器、软起动控制的电机。

适用范围：只适用低压电机；电机设备较多场合，对生产装置连续运行要求不是非常高的场合。

方案三：

电机综合保护器的“自动再起动”功能，理论上是完全可以实现低压电机的抗晃电功能，但在实际应用中，如生产工艺复杂，电机设备众多的生产装置，想要把整个系统的参数设定好、调试完成是非常不容易的事情。因为每台电机配置1台电机综合保护器，是个独立的个体，它们时钟不统一、采样不统一，没有对母线电压、电流进行实时监控，没有一个统一的指挥中心，仅凭个体独立参数设定是很难实现整个系统的协调运转。存在各电机参数设置不合理，时钟、采样的误差等因素，导致触发母线低电压、过电流保护动作，扩大停电事故的风险。因此目前大中型企业解决抗晃电问题，采用比较多的是电机分批再起动装置。可以说电机分批再起动装置就是电机综合保护器的“自动再起动”功能的加强版。它可以同时对多段母线的电压、电流、电机运行状态进行实时监测，统一时钟，统一采样，统一指挥，调试方便。再起动过程中，装置实时判断母线电压、电流等参数是否满足设定的再起动条件，当条件不满足时，装置会进入等待—监测—判断的循环程序，直至电网满足再起动要求，系统才进行再起动，充分保证了电网安全。装置采用模块化设计，容量大，方便扩展，拥有良好的人机界面（配置触摸屏、工控机）及强大的软件算法等等。

优点：安全可靠，调试方便、灵活，界面友好，抗干预能力强；适用变频器、软起动控制的电机；适用高压电机。

缺点：投资较大。

适用范围：适用高、低压电机；电机设备众多场合，对生产装置连续运行要求非常高的场合。

结束语：晃电本身是不能消除的，每个地方的每个企业的配电系统不同，晃电发生的形式、概率各不相同。另外企业的生产装置、生产工艺流程也各不相同，所以当我们在选择抗晃电措施方案时，需结合企业的生产工艺流程、具体配电系统，及历年的晃电记录情况等因素，综合考虑，才能得出最切合实际、最经济合理的方案。

参考文献：

[1]《FS/E系列防晃电交流接触 技术和使用说明书》江阴联盛自动化工程有限公司

[2]《BDM100系列低压电机保护 技术和使用说明书》北京北斗银河科技有限公司；

[3]《微机电机保护监控装置 技术和使用说明书》上海华建电力设备有限公司。

[4]《FZQD型电机分批再起动装置 技术和使用说明书》深圳亚特尔科技公司。