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电动机保护器在化工行业抗晃电中的应用

  2015-01-24

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  王志南1 赵波2

  (1. 中国寰球工程公司辽宁分公司,辽宁 抚顺 113006)

  (2.安科瑞电气股份有限公司,上海 201801)

  摘要

  介绍目前常用的抗晃电措施,着重介绍使用电动机保护实现抗晃电的方法。

  关键词

  ARD;电动机保护器;抗晃电;JB/T 10736

  0 引言

  “晃电”指的是电网因雷击、对地短路、重合闸、设备起动、发电厂故障及其他原因造成电网电压短时失压、电网电压短时大幅度波动、短时断电数秒等的电能质量事件。化工企业对系统供电可靠性的要求较高,一旦出现供电系统晃电,会引起保护设备欠压误保护、生产设备意外停机,致使生产线瘫痪、事故扩大,导致非常大的经济损失,甚至对操作人员的安全构成威胁。

  1常用的抗晃电的措施

  1.1 UPS抗晃电系统

  DCS、PLC等控制系统的工作电源由UPS电源接入,实现抗晃电的目的。在线式UPS 工作原理如图1 所示,电网正常工作时,给负载供电,同时给储能电池充电;当市电欠压或突然掉电时,UPS电源开始工作,由储能电池给负载供电。

  图1 在线式UPS工作原理

  系统发生晃电时,接触器的线圈依靠UPS供电正常工作,保持主触头的吸合,避免晃电造成电机停机;当母线失电超过一定的时间后,根据二次控制部分设定的时间断开输出,避免电压恢复后事故的发生。其控制接线图如图2 所示。

  图2 UPS控制接线图

  1.2 DC-BANK 抗晃电系统

  变频器抗晃电有如下方法:

  (1)取消变频器低压保护设置,设置快速重起动。该方法缺点是关键电机的停止、重起会影响生产的连续性和造成次品增加,另外低压往往会表现为变频器的过流保护,而取消过流保护会增加变频器本身损坏隐患,因此,这种方式在连续性生产要求较高的石化企业很少使用。

  (2)DC-BANK系统,主要应用于变频电机和PLC/DCS 供电系统。电网正常时变频器由交流母线供电,DC-BANK 系统处于热备状态;电网晃电或备自投切换时,电网电压下降,转换成由DC-BANK 向变频器的直流母线供电,变频器保持正常工作。其工作模式如图3,单台控制逻辑图如图4 所示。

  图3 DC-BANK系统工作模式

  图4 DC-BANK系统单台控制逻辑

  1.3 电动机的抗晃电措施

  交流接触器广泛使用于低压电动机控制系统中,常用电机控制电路如图5 所示,晃电发生后接触器断开,会使电动机停转。

  图5 电机控制电路

  电动机抗晃电主要为接触器抗晃电,交流接触器的抗晃电方法:

  (1)采用抗晃电接触器(具有延时释放/避开弹跳区的接触器),晃电出现时接触器不立即释放,也不工作在临界弹跳区,其安装接线如图6所示。

  图6 抗晃电接触器接线图

  (2)在原有的交流接触器上增加延时模块,控制电路如图7 所示。

  图7 增加延时模式的控制电路

  (3)加装再起动控制器,起动控制线路如图8 所示。

  图8 加装再起动控制器的控制线路

  (4)使用带有抗晃电功能的电动机保护器。电动机保护器具有过载、断相、不平衡、堵转、阻塞、起动超时、过压、欠压、接地、漏电等保护功能;具有电流测量、电压测量、频率测量、功率测量等测量功能;具有起动控制、抗晃电功能、失压重起等控制功能;具有4-20mA DC变送输出,MODBUS、PROFIBUS通讯功能。安科瑞ARD系列电动机保护器抗晃电控制回路(保护模式)见图9所示。

  图9 ARD系列电动机保护器抗晃电控制回路(保护模式)

  工作原理如下:95-96接点作为保护接点,保护器上电后处于常闭状态,当出现故障或辅助电源断电后变为常开状态;7-8接点同起动按钮SB2并联,出现晃电后7-8吸合维持控制回路处于起动状态,电压瞬间后可执行重起功能。

  采用直接起动方式的抗晃电控制原理如图10所示,95-96接点功能同图9,7-8接点为起动控制继电器,保护器接收到SB1发出点动起动信号后,7-8吸合并自保持,接触器KM线圈得电接通电机主回路;保护器接收到SB2发出点动停止信号后,7-8输出断开,接触器KM线圈失电,断开电机主回路;发生晃电后,线圈KM失电,电机主回路被切断,保护器根据晃电时间长短自动选择执行“立即重起动”,“分批延时自起动”或“禁止起动”。

  

  图10 采用直接起动方式的抗晃电控制原理

  电动机保护器行业标准(JB/T 10736)中对抗晃电(失压重起)功能描述要求:“具有欠电压(失压)重起动保护功能的保护器,因主电路欠电压故障或失压停车,若在“立即重起动时间”内电压恢复至正常(允许重起动设定值以上)时,保护器可使电动机立即恢复至电动机停车前的运行状态(不经过起动延时、降压等过程);若超过“立即重起动失压时间”而在“延时重起动延时时间”设定时间内,电压恢复至欠电压(失压)重起动设定值以上,则电动机按“延时重起动延时时间”延时起动(与正常起动的过程相同),延时时间允许误差为±10%;若超过“延时重起动延时时间”后电压恢复,则电动机不再自动重起动,恢复电压值误差不大于±10%。”

  2 电动机保护器抗晃工作原理及相关参数的设置

  以安科瑞ARD系列电动机保护为例。为实现抗晃电功能,电动机保护器需带有抗晃电模块,将交流电输入接在抗晃电模块的输入端,抗晃电模块的输出接到电动机保护器的辅助电源输入端,电动机保护器的电压测量信号取自接触器上级,防止晃电时接触器脱开,无法测得恢复电压。线路正常供电时抗晃电模块的内部储能装置处于储能状态,晃电期间由抗晃电模块储能设备向电动机保护器供电,维持电动机保护器正常工作。当系统电压恢复到“重起动电压”后,电动机保护器对晃电持续时间进行判断,时间小于“立即重起动失电时间”立即吸合“输出继电7-8起动电动机;晃电时间长于“立即重起动失电时间”,而小于“允许失电时间”,执行延时重起动;晃电时间长于“允许失电时间”,不执行起动。

  电动机保护器可以实现晃电立即重起动、失压延时重起动、失压时间过长闭锁起动,并且带有过载、断相、堵转、阻塞、过压、欠功率等全面的保护功能,可以确保电动机的平稳运行,并减少系统投资,在化工行业使用具有实际意义,相关参数的设置见表1说明。

  表1 相关参数设置
 

参数

范围

说明

重起动电压

(75%-95%)Ue

Ue为系统额定电压。系统电压恢复到此设定值后认为晃电结束电压恢复。

立即重起失电时间

(0.1-0.5)s

通常说的晃电时间,晃电时间短,恢复后可立即重起。

允许失电时间

(0.5-10)s

最大失电/失压时间,超出此时间不执行起动,大于立即“重起失电时间”小于此时间执行分批重起动,防止电机同时造成电网冲击。

重起延时

(1-60)s

分批重起延时时间,不同电机设定不同延时时间防止电机同时重起,冲击电网。

  3 结束语

  介绍了几种常见的晃电处理方法,着重介绍电动机保护器实现抗晃电的方法。

  文章来源:《自动化应用》2014年第6期

  参考文献:

  [1]陈琳,严金云.石化企业抗晃电影响及抗晃电措施[J].电气技术,2012(10):72~74.

  [2]孙伟森.石化化工装置抗晃电措施的探讨[J].电工技术,2003(9):82~84.

  [3]梁永胜.抗“晃电”措施在石化企业中的应用[J].电气时代,2007(11):78~80.

  [4]周立宏.低压电动机在再起动装置的改进[J].电气时代,2004(9):126~127.

  [5]宋玉才,何国平.防晃电技术再石油化工企业中的应用[J].电气时代,2007(7):73~75.

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