炼化企业抗晃电工作策略

炼化企业抗晃电工作策略

杭志

中国石化扬子石油化工有限公司热电厂

摘要：炼化企业由于其负荷特性对供电可靠性有更高的需求，晃电对供电可靠性提出巨大挑战，抗晃电是炼化企业内持续关注求解的重点。在炼化企业各个单元内部都已制定了相关的抗晃电措施，由于没有系统性体系化的综合治理措施，非计划停工事件时有发生，本文针对此问题，结合电源系统系优化以及制定敏感设备等具体措施提出炼化企业抗晃电工作策略，为抗晃电工作提供综合治理思路。

关键词：炼化企业抗晃电敏感设备综合治理

一、前言

日常生产和生活中，人们对供电质量较为显著下降或短时供电中断，并引起损失的一种说法，俗称晃电。对于炼化企业来说，晃电会造成生产装置遭受损失已是普遍的认知，各个企业也都开始采取了各式各样的抗晃电措施，但发生晃电时仍旧会发生非计划停工事件[1]。原因就在于多专业未联动，未系统性、体系化的开展抗晃电工作。

二、晃电对炼化企业设备的影响分析

晃电对于用电设备的影响有二个根源，一是动力电源电压降低。对于炼化企业主要负荷电动机来说，晃电带来的系统电压下降造成输出功率下降，最终导致拖动设备的转速下降甚至停转。

二是控制系统失效，当低压电机控制系统电源电压降至额定电压的65%，时间持续30ms时将造成接触器释放。而接触器的释放使低压电动机停电，从而导致工艺泵、油泵等重要负载停止工作[2]。部分型号低压变频器由于电源电压的降低，低电压保护启动设备自保因素，导致低压电机停运等情况。

根据上述分析，低电压（零）持续时间是抗晃电措施中的关键因素。缩短电压暂降或短时中断的时间是缓解晃电影响的重要手段。理论上故障切除最快时间是80ms（保护装置动作20ms+断路器动作60ms），若继电保护不先进，由于保护特性的原因延时发出的跳闸指令，低电压穿越的时间也将随之增长，影响将大大增加，因此快速恢复供电将至关重要。

对于系统内的晃电，根据不同的运行方式、故障位置以及继电保护装置动作时间三个维度来进行分析。

电力系统基本运行方式有以下三种，分列运行方式，并列运行方式以及单电源运行方式。

图2.1电力系统基本运行方式

电力系统中的电气设备发生绝缘故障点的归类有以下三种，一是分支回路故障，分列运行方式下只影响故障段，并列运行方式和单电源运行方式，分支回路发生电气故障，对系统内其他电气设备（回路）的影响相同，系统全部受到影响。故障切除后系统恢复正常。

二是本体（或对应母线）故障:分列运行方式只影响故障段，并列运行方式和单电源运行方式，本体（或对应母线）发生电气故障，对系统内其他电气设备（回路）的影响相同，系统全部受到影响。故障切除后，只能起动备用泵。单电源运行方式下，母线故障，则短时无法恢复。

三是电源回路故障或是上级电网波动，单电源运行方式下，电源回路发生电气故障会造成该供电系统全停电，不属于“晃电”范畴。但在单电源运行方式下，上一级电网故障后经过短时间的波动恢复供电，也会导致单电源运行的系统发生“晃电”，其影响与并列运行方式下电源回路故障的影响相近。分列运行方式存在短时电源中断现象，并列运行方式不存在。

继电保护装置动作时间主要是保护动作加上断路器动作固有时间，其中主保护动作时间一般在20ms以内，后备保护的动作时间一般是数倍个延时，一般为300、600、900、1200ms等。

炼化企业中重要负荷分为二大类，一类为大机组，一类为工艺电机。

在电网波动过程中大机组停机绝大多数是因为大机组润滑系统停机，因油压低联锁导致的，因此在抗电网波动工作中主要采取的措施就是要保证大机组润滑系统不受影响。

对于机组润滑系统来说，以最常见的系统运行条件（油泵A运行、油泵B备用）分析，晃电最不利情况出现在：并列运行方式或上级电源单电源条件下的分列运行方式，1#电源回路发生故障时。

图2.2机组润滑系统常见运行方式图

在并列运行方式下，未装设光纤纵差保护的6（10）kV线路发生短路故障时，故障切除时间最长（保护动作时间在0.9秒-1.2秒之间）。在故障发生到故障点的切除这个时间段内，此时两段母线的电压基本为零，运行油泵A电压（转速）下降，并脱扣跳闸，虽然采用了电接点联锁启动措施，备用油泵B的控制及工作电源不具备工作条件，无法启动备用油泵来快速恢复润滑油压，最终导致机组润滑油压低联锁停机。应考虑油泵电机增设DVR（动态电压恢复器）或增加蓄能器弥补此项缺陷。

首先应明确各类型机组润滑系统的配置方式，其次明确各类型机组润滑系统正常运行工况。最后就是根据不同的工作确定采取不同的措施，形成配置方案。例如辅助油泵设置油压低联锁启动、机组润滑系统加装蓄能器、辅助油泵加装延时释放模块等。

根据机组润滑系统不同的运行特性，结合负载的动态特性，分析确定了提高机组润滑油系统可靠性的方案，形成标准配置参考方案。

对于工艺机泵来说，假设同类性质的物料工艺A、B泵同母管，由双电源供电运行，物料介质可以是固相、液相、气相甚至为混合相。

考虑最不利条件情况下：分列运行方式下，1#电源回路发生故障，在故障切除前供电系统电压降低，泵A转速降低，油压降低。主保护动作，切除故障，时间80ms（保护装置动作+断路器动作），若主保护未动作，由后备保护动作，切除故障，时间380ms以上（延时△t+保护装置动作+断路器动作）。在未装设光纤纵差保护的6（10）kV线路发生短路故障时，故障切除时间最长（保护动作时间通常在1s以上）。此时泵A所在供电系统失电，失电段需要通过备用电源自投切换至正常段供电，根据以往运行经验，电源切换过程经历的时间大约在0.5-1s之间。泵A电压降低时间最长可达2s左右。如果在计算晃电时间，泵A电压降低时间可能达到数秒以上。

通过上述分析，仅靠电气的保护装置以及自动化装置是不足以完全抵御抗晃电危害的，需要采用多专业的综合策略治理。

三、综合治理策略

抗电网波动工作是系统性工程，在电源侧和负荷侧必须同时开展，形成系统性体系性的综合措施。

电源侧采用光纤纵差保护和备用电源快速切换技术可以极大减少电压中断或暂降的时间，提升整体的抗电网波动设防水平。

电源侧的措施以电气专业为主，目的在于加快故障切除和系统电源恢复的速度。主要可采取以下措施：

1.全网6kV至220kV系统配置差动保护，实现全网速动化，加快故障切除速度；

2.合理的增设快速切换装置，加快系统电源恢复速度；

3.优化和完善电网区域稳控系统，协调各级母联开关的有序快速重合。在主保护未动作时，下级系统及时动作，减小影响范围和损失；

4.优化和规范常规备自投保护装置，加快系统电源恢复速度；

5.认真核实全网继电保护定值，避免再起动时保护动作，影响扩大；

6.完成大型同步电机的励磁电源可靠性改造，优化区域系统快速再并网的成功概率，为快切装置提供良好的切换环境，加快系统电源恢复速度。

目前较为成熟的抗晃电措施有很多，对于高压电气设备，主要有延长电动机低电压保护时限，高压电动机再起动等，对于低压用电设备的抗晃电措施主要有低压接触器延时释放，DVR动态电压恢复装置[3]，DC－BANK直流不间断电源，电动机分批再启动，控制电源改UPS供电，单变频系统改双变频系统等。

根据敏感设备表，拟定初步措施，做到一机一方案。如：

A.所带机组参与工艺联锁，即使做到及时再起动，后续工序也会因其余参数不满足停工，此类机组可排除策略之外；

B.电气状态联锁参与工艺连锁，沟通后可在加装抗晃措施后对联锁时限做合理延时；

C.对有辅助系统大型机组应统一做抗晃措施；

D.单一机组不影响工艺可做适当取舍；

E.影响环保指标设备也应纳入抗晃电工作的范畴。

电气专业与工艺、设备、仪表共同为用电设备选择合适的抗晃电技术，首先要确定装置抗晃电的设防时间，其次根据制定的措施对方案中自启动容量进行核算，合理的、系统性的对定值进行再分析，制定方案。

四、结语

晃电作为电力系统的一种自然现象，在电源侧、用电侧的每个环节都会发生，具有随机性与必然性。通过电源系统系优化以及制定敏感设备具体措施能够降低晃电影响的。抗晃电工作是个系统性工程，只要各专业密切配合，开展综合治理，紧紧围绕抗晃电的预设目标开展工作，是能够在少量投入的情况下，取得真正实效。

参考文献

[1]付久龙,唐守智.化工企业电动机抗晃电策略应用银研究[J].电工技术,2023(08):205-207

[2]芦意.浅谈抗晃电装置在供配电系统中的应用[J].中国设备工程,2024(02):108-110.

[3]肖长久,李浩.天然气净化厂DVR抗晃电技术[J].中国石油和化工标准与量,2023,43(24):193-195