韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要:大慶油田電網(wǎng)連接的石油石化、天然氣等用電負荷的生產(chǎn)過(guò)程具有連續性，各生產(chǎn)環(huán)節的建立息息相關(guān)，生產(chǎn)工藝流程中任何一個(gè)環(huán)節出了問(wèn)題都會(huì )影響或終止設備的運轉。如何防止電網(wǎng)晃電發(fā)生和發(fā)生晃電時(shí)如何保證敏感負荷的設備正常運行是研究的主要問(wèn)題。

 

      晃電是電網(wǎng)電壓暫降的一種表現，通?；坞姇r(shí)系統電壓突降到額定電壓的0.1～0.9倍，經(jīng)過(guò)短時(shí)間（10ms～1min）后電壓又恢復到正常數值。其產(chǎn)生的原因有雷擊、短路和大負荷起動(dòng)等情況。

1.1抗晃電與自啟動(dòng)的區別

      1）電壓暫降時(shí)間的區別?？够坞娭饕槍?.5s以下的低電壓、瞬時(shí)失電壓和電壓凹陷等短時(shí)電源瞬時(shí)故障，自起動(dòng)主要針對備用電源自動(dòng)投切或重合閘引發(fā)的1～10s的瞬時(shí)故障。

      2）應用負荷對象的區別?？够坞姡荷a(chǎn)連續保障型，通過(guò)對大部分電動(dòng)機進(jìn)行延時(shí)設定，對0.5s以下的瞬時(shí)失電壓電動(dòng)機可以再加速起動(dòng)，確保生產(chǎn)連續運行。自起動(dòng)：生產(chǎn)安全保障型，通常安裝在重要電動(dòng)機的負荷上，在瞬時(shí)失電壓1s以上后重新起動(dòng)重要負荷，保證安全生產(chǎn)。

      3）對電網(wǎng)沖擊的區別?？够坞娝槍Φ乃矔r(shí)失電壓時(shí)間較短，一般小于0.5s，對電網(wǎng)的影響可忽略不計，恢復后不用檢測電網(wǎng)進(jìn)線(xiàn)電壓的閾值。自起動(dòng)針對瞬時(shí)失電壓時(shí)間較長(cháng)，一般在1s以上，電動(dòng)機轉速下降較大，一般需要考慮重啟后對電網(wǎng)的影響。通常情況下，應計算負荷容量后再分別重啟，恢復后需檢測電網(wǎng)進(jìn)線(xiàn)電壓閾值。

1.2電網(wǎng)晃電對石油石化企業(yè)生產(chǎn)的影響

      1）生產(chǎn)中斷。正常的電網(wǎng)電壓基本保持穩定，在晃電時(shí)電網(wǎng)電壓明顯降低。目前，大部分石油石化企業(yè)裝置的電動(dòng)機采用真空斷路器、交流接觸器等控制起動(dòng)和軟起動(dòng)模塊，設備正常運轉時(shí)，電壓突降導致交流接觸器、變頻調速器和真空斷路器停止工作，設備立刻停止運轉，關(guān)鍵設備的停機導致重要的生產(chǎn)單元，甚至整個(gè)生產(chǎn)裝置停止運轉，化工生產(chǎn)過(guò)程被迫中斷，造成巨大損失。

      2）設備損壞?；坞妼κ褪a(chǎn)設備造成巨大損害，主要集中在電動(dòng)機、給水泵和鍋爐等需要軸瓦潤滑的設備。在晃電瞬間潤滑油泵電動(dòng)機接觸器因欠電壓釋放，油泵停止運行，軸瓦較容易因缺油而損壞。

      3）火災、爆炸事故。電網(wǎng)發(fā)生晃電時(shí)，系統電壓突降產(chǎn)生大電流超出設備的額定電流，造成設備過(guò)熱，而石油石化生產(chǎn)裝置大部分是密閉空間，較容易引發(fā)火災或者爆炸事故。

 

2.1電網(wǎng)晃電統計分析

圖1國內石油石化企業(yè)晃電事件統計圖

      如圖1所示，對國內石油石化企業(yè)1010個(gè)晃電事件進(jìn)行統計采樣。電壓暫降到額定電壓50%以上，且持續時(shí)間在0.5s以下的晃電事件有790個(gè)點(diǎn)，占總數的78.22%；持續時(shí)間在1s以下的有830個(gè)點(diǎn)，占總數的82.18%；持續時(shí)間在2s以下的有849個(gè)點(diǎn)，占總數的84.06%。電壓暫降到額定電壓50%以下，且持續時(shí)間在0.5s以下的晃電事件有152個(gè)點(diǎn)，占總數的15.05%；持續時(shí)間在0.5s以上的有7個(gè)點(diǎn)，占總數的0.7%。通過(guò)分析，可以看出：

      1）絕大多數晃電事件集中在0.5s以?xún)龋s占93%），可通過(guò)抗晃電措施進(jìn)行預防。

      2）絕大多數晃電事件為電壓暫降到50%以上的輕微晃電（約占84%），可通過(guò)成本較低的抗晃電接觸器等措施減小損失。

      3）電壓暫降到50%以下的嚴重失電壓情況概率較低（約占16%），其中持續時(shí)間在0.5s以上的情況更少（約占0.7%）。

2.2應對措施

      1）對電壓暫降到50%以上的絕大多數事件，可考慮采用抗晃電接觸器或在電動(dòng)機的控制回路中加裝再起動(dòng)控制器等方法，增加斷電延時(shí)，避免電動(dòng)機因短時(shí)低電壓停機。

      2）對電壓暫降到50%以下，且持續時(shí)間在0.5s以下的事件，可考慮對重要負荷加裝動(dòng)態(tài)電壓暫降補償器或電壓暫降綜合控制器等方法，對電源電壓補償，避免電動(dòng)機因失電壓停機，如圖2所示。

圖2動(dòng)態(tài)電壓暫降補償示意圖

      3）對電壓暫降到50%以下，且持續時(shí)間在0.5s以上的事件，主要原因是繼電保護整定時(shí)間大于0.5s的相鄰線(xiàn)路發(fā)生了短路?？煽紤]對相鄰的長(cháng)時(shí)限線(xiàn)路加裝快速保護，減少對敏感負荷的晃電沖擊。目前油田化工區負荷主要由電業(yè)局繁榮變和電力集團宏偉熱電廠(chǎng)系統連接。110kV系統與油田接口電源除建新甲乙線(xiàn)、讓馬線(xiàn)外，主保護都裝設了光纖縱差或橫差保護，此前相關(guān)部門(mén)已決定由煉化公司投資在建新甲乙線(xiàn)裝設光纖縱差保護。35kV相關(guān)系統興勝一次變、龍虎泡一次變電站和電業(yè)局讓變電站有10條35kV出線(xiàn)主保護時(shí)間為1s；6（10kV）系統馬鞍山一次變電站和建新一次變電站的部分6kV出線(xiàn)的主保護時(shí)間為0.6s?？煽紤]加裝快速保護，來(lái)減少對化工區生產(chǎn)設備的晃電沖擊。

 

      1）晃電對電壓質(zhì)量要求較高用戶(hù)的影響巨大。大慶石油石化企業(yè)是國家能源的重要生產(chǎn)單位，多年來(lái)受晃電影響，應重視該問(wèn)題的解決。

      2）國內外對晃電制定了相應的標準，研究出治理措施，并在一些重要負荷上應用取得成效。但整體解決方案存在投入較高、改造技術(shù)復雜等難題。

      3）建議結合大慶油田石油石化負荷的生產(chǎn)實(shí)際，對特別重要負荷加裝動(dòng)態(tài)電壓暫降補償器或電壓暫降綜合控制器，有效降低電網(wǎng)晃電的影響。

      4）建議大慶油田電網(wǎng)對重要35kV和6kV線(xiàn)路加裝快速保護，減少對石油石化企業(yè)生產(chǎn)設備的晃電沖擊。

 

4安科瑞智能電動(dòng)機保護器介紹

4.1產(chǎn)品介紹

      智能電動(dòng)機保護器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)保護器)，采用單片機技術(shù)，具有抗力強、工作穩定可靠、數字化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化等特點(diǎn)。保護器能對電動(dòng)機運行過(guò)程中出現的過(guò)載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉、阻塞、外部故障等多種情況進(jìn)行保護，并設有SOE故障事件記錄功能，方便現場(chǎng)維護人員查找故障原因。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、以及民用建筑等領(lǐng)域。本保護器具有RS485遠程通訊接口，DC4-20mA模擬量輸出，方便與PLC、PC等控制機組成網(wǎng)絡(luò )系統。實(shí)現電動(dòng)機運行的遠程監控。

4.2技術(shù)參數

4.2.1數字式電動(dòng)機保護器

 

4.2.2模塊式電動(dòng)機保護器

 

4.3產(chǎn)品選型

 

      綜上所述，抗晃電應用技術(shù)成效顯著(zhù)，在煤化工領(lǐng)域應用價(jià)值較高，結合現狀來(lái)看，實(shí)施抗晃電技術(shù)，可以助力企業(yè)安全生產(chǎn)，同時(shí)讓企業(yè)生產(chǎn)保持高效。隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)結構調整，煤

化工生產(chǎn)規模加大，在這樣的背景下，生產(chǎn)連續性逐漸加強，為了避免大規模設備跳車(chē)，從源頭減少晃電現象，保證生產(chǎn)系統連續運轉，需要對新型抗晃電技術(shù)研究投入更多的精力，結合現實(shí)需求，開(kāi)發(fā)新技術(shù)，減少晃電不良影響，幫助煤化工生產(chǎn)創(chuàng )造更多的價(jià)值。

 

[1]段新亮.石油石化生產(chǎn)企業(yè)敏感負荷抗晃電問(wèn)題的研究

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版

 

作者簡(jiǎn)介：韓歡慶，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電