王志南¹   趙波²

（1. 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(zhù)重介紹使用電動(dòng)機保護實(shí)現抗晃電的方法。

關(guān)鍵詞

ARD；電動(dòng)機保護器；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、設備起動(dòng)、發(fā)電廠(chǎng)故障及其他原因造成電網(wǎng)電壓短時(shí)失壓、電網(wǎng)電壓短時(shí)大幅度波動(dòng)、短時(shí)斷電數秒等的電能質(zhì)量事件?；て髽I(yè)對系統供電可靠性的要求較高，一旦出現供電系統晃電，會(huì )引起保護設備欠壓誤保護、生產(chǎn)設備意外停機，致使生產(chǎn)線(xiàn)癱瘓、事故擴大，導致非常大的經(jīng)濟損失，甚至對操作人員的安全構成威脅。

1常用的抗晃電的措施

1.1 UPS抗晃電系統

    DCS、PLC等控制系統的工作電源由UPS電源接入，實(shí)現抗晃電的目的。在線(xiàn)式UPS 工作原理如圖1 所示，電網(wǎng)正常工作時(shí)，給負載供電，同時(shí)給儲能電池充電；當市電欠壓或突然掉電時(shí)，UPS電源開(kāi)始工作，由儲能電池給負載供電。

圖1  在線(xiàn)式UPS工作原理

    系統發(fā)生晃電時(shí)，接觸器的線(xiàn)圈依靠UPS供電正常工作，保持主觸頭的吸合，避免晃電造成電機停機；當母線(xiàn)失電超過(guò)一定的時(shí)間后，根據二次控制部分設定的時(shí)間斷開(kāi)輸出，避免電壓恢復后事故的發(fā)生。其控制接線(xiàn)圖如圖2 所示。

圖2  UPS控制接線(xiàn)圖

1.2 DC-BANK 抗晃電系統

    變頻器抗晃電有如下方法：

   （1）取消變頻器低壓保護設置，設置快速重起動(dòng)。該方法缺點(diǎn)是關(guān)鍵電機的停止、重起會(huì )影響生產(chǎn)的連續性和造成次品增加，另外低壓往往會(huì )表現為變頻器的過(guò)流保護，而取消過(guò)流保護會(huì )增加變頻器本身?yè)p壞隱患，因此，這種方式在連續性生產(chǎn)要求較高的石化企業(yè)很少使用。

   （2）DC-BANK系統，主要應用于變頻電機和PLC/DCS 供電系統。電網(wǎng)正常時(shí)變頻器由交流母線(xiàn)供電，DC-BANK 系統處于熱備狀態(tài)；電網(wǎng)晃電或備自投切換時(shí)，電網(wǎng)電壓下降，轉換成由DC-BANK 向變頻器的直流母線(xiàn)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系統工作模式

圖4  DC-BANK系統單臺控制邏輯

1.3 電動(dòng)機的抗晃電措施

    交流接觸器廣泛使用于低壓電動(dòng)機控制系統中，常用電機控制電路如圖5 所示，晃電發(fā)生后接觸器斷開(kāi)，會(huì )使電動(dòng)機停轉。

圖5  電機控制電路

    電動(dòng)機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(shí)釋放/避開(kāi)彈跳區的接觸器），晃電出現時(shí)接觸器不立即釋放,也不工作在臨界彈跳區，其安裝接線(xiàn)如圖6所示。

圖6  抗晃電接觸器接線(xiàn)圖

     （2）在原有的交流接觸器上增加延時(shí)模塊，控制電路如圖7 所示。

圖7  增加延時(shí)模式的控制電路

     （3）加裝再起動(dòng)控制器，起動(dòng)控制線(xiàn)路如圖8 所示。

圖8  加裝再起動(dòng)控制器的控制線(xiàn)路

    （4）使用帶有抗晃電功能的電動(dòng)機保護器。電動(dòng)機保護器具有過(guò)載、斷相、不平衡、堵轉、阻塞、起動(dòng)超時(shí)、過(guò)壓、欠壓、接地、漏電等保護功能；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(dòng)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(dòng)機保護器抗晃電控制回路（保護模式）見(jiàn)圖9所示。

圖9  ARD系列電動(dòng)機保護器抗晃電控制回路（保護模式）

    工作原理如下：95-96接點(diǎn)作為保護接點(diǎn)，保護器上電后處于常閉狀態(tài)，當出現故障或輔助電源斷電后變?yōu)槌ｉ_(kāi)狀態(tài)；7-8接點(diǎn)同起動(dòng)按鈕SB2并聯(lián)，出現晃電后7-8吸合維持控制回路處于起動(dòng)狀態(tài)，電壓瞬間后可執行重起功能。

    采用直接起動(dòng)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(dòng)控制繼電器，保護器接收到SB1發(fā)出點(diǎn)動(dòng)起動(dòng)信號后，7-8吸合并自保持，接觸器KM線(xiàn)圈得電接通電機主回路；保護器接收到SB2發(fā)出點(diǎn)動(dòng)停止信號后，7-8輸出斷開(kāi)，接觸器KM線(xiàn)圈失電，斷開(kāi)電機主回路；發(fā)生晃電后，線(xiàn)圈KM失電，電機主回路被切斷，保護器根據晃電時(shí)間長(cháng)短自動(dòng)選擇執行“立即重起動(dòng)”，“分批延時(shí)自起動(dòng)”或“禁止起動(dòng)”。

圖10  采用直接起動(dòng)方式的抗晃電控制原理

    電動(dòng)機保護器行業(yè)標準（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(dòng)保護功能的保護器，因主電路欠電壓故障或失壓停車(chē)，若在“立即重起動(dòng)時(shí)間”內電壓恢復至正常（允許重起動(dòng)設定值以上）時(shí)，保護器可使電動(dòng)機立即恢復至電動(dòng)機停車(chē)前的運行狀態(tài)（不經(jīng)過(guò)起動(dòng)延時(shí)、降壓等過(guò)程）；若超過(guò)“立即重起動(dòng)失壓時(shí)間”而在“延時(shí)重起動(dòng)延時(shí)時(shí)間”設定時(shí)間內，電壓恢復至欠電壓（失壓）重起動(dòng)設定值以上，則電動(dòng)機按“延時(shí)重起動(dòng)延時(shí)時(shí)間”延時(shí)起動(dòng)（與正常起動(dòng)的過(guò)程相同），延時(shí)時(shí)間允許誤差為±10%；若超過(guò)“延時(shí)重起動(dòng)延時(shí)時(shí)間”后電壓恢復，則電動(dòng)機不再自動(dòng)重起動(dòng)，恢復電壓值誤差不大于±10%。”

2 電動(dòng)機保護器抗晃工作原理及相關(guān)參數的設置

    以安科瑞ARD系列電動(dòng)機保護為例。為實(shí)現抗晃電功能，電動(dòng)機保護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(dòng)機保護器的輔助電源輸入端，電動(dòng)機保護器的電壓測量信號取自接觸器上級，防止晃電時(shí)接觸器脫開(kāi)，無(wú)法測得恢復電壓。線(xiàn)路正常供電時(shí)抗晃電模塊的內部?jì)δ苎b置處于儲能狀態(tài)，晃電期間由抗晃電模塊儲能設備向電動(dòng)機保護器供電，維持電動(dòng)機保護器正常工作。當系統電壓恢復到“重起動(dòng)電壓”后，電動(dòng)機保護器對晃電持續時(shí)間進(jìn)行判斷，時(shí)間小于“立即重起動(dòng)失電時(shí)間”立即吸合“輸出繼電7-8起動(dòng)電動(dòng)機；晃電時(shí)間長(cháng)于“立即重起動(dòng)失電時(shí)間”，而小于“允許失電時(shí)間”，執行延時(shí)重起動(dòng)；晃電時(shí)間長(cháng)于“允許失電時(shí)間”，不執行起動(dòng)。

    電動(dòng)機保護器可以實(shí)現晃電立即重起動(dòng)、失壓延時(shí)重起動(dòng)、失壓時(shí)間過(guò)長(cháng)閉鎖起動(dòng)，并且帶有過(guò)載、斷相、堵轉、阻塞、過(guò)壓、欠功率等的保護功能，可以確保電動(dòng)機的平穩運行，并減少系統投資，在化工行業(yè)使用具有實(shí)際意義，相關(guān)參數的設置見(jiàn)表1說(shuō)明。

表1  相關(guān)參數設置

3 結束語(yǔ)

介紹了幾種常見(jiàn)的晃電處理方法，著(zhù)重介紹電動(dòng)機保護器實(shí)現抗晃電的方法。

文章來(lái)源：《自動(dòng)化應用》2014年6期

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