劉 靜

(陽煤集團(tuán)太原化工新材料有限公司，山西 太原 030400)

引 言

化工企業(yè)作為典型的連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)，其生產(chǎn)過程對(duì)供電的需求有著嚴(yán)格要求。但由于化工企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)輸設(shè)備類別繁多且運(yùn)行質(zhì)量參差不齊，整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)在各種因素的綜合影響下，非常容易出現(xiàn)晃電現(xiàn)象，進(jìn)而誘發(fā)各類設(shè)備的停機(jī)跳閘現(xiàn)象，對(duì)化工企業(yè)的生產(chǎn)安全性和連續(xù)性造成嚴(yán)重影響。有鑒于此，探尋高效的抗“晃電”技術(shù)對(duì)化工企業(yè)綜合效益的獲得有著積極意義。

1 晃電原因及影響性分析

1.1 晃電現(xiàn)象原因分析

化工企業(yè)供電系統(tǒng)常規(guī)運(yùn)行中一旦遭遇短路、大容量電機(jī)直啟等情況，往往會(huì)引起系統(tǒng)電壓的瞬時(shí)大幅波動(dòng)或失電，這種現(xiàn)象就是“晃電”現(xiàn)象。其常見情況有下述幾種。

1) 電壓的驟降(驟升)。此類現(xiàn)象的持續(xù)時(shí)間通常只有1 min或0.5個(gè)周期，電壓的升(降)介于額定電壓的110%～170%(20%～90%)。

2) 電壓閃變。電壓波形包絡(luò)線呈現(xiàn)出規(guī)則變化或電壓賦值呈現(xiàn)隨機(jī)變化，且多數(shù)情況下能夠通過人眼觀測(cè)到顯著的照明異?，F(xiàn)象。

3) 短時(shí)斷電。此類現(xiàn)象通常僅僅維持3 s或0.5個(gè)周波，表現(xiàn)為電力供應(yīng)的短暫消失。

1.2 晃電現(xiàn)象影響性分析

化工企業(yè)所使用電機(jī)多為交流觸控控制，當(dāng)其電力系統(tǒng)出現(xiàn)晃電現(xiàn)象時(shí)會(huì)因電壓的中止或降低，導(dǎo)致電機(jī)線圈對(duì)鐵芯吸力的減小進(jìn)而使得接觸器釋放，誘發(fā)電機(jī)的大規(guī)模停機(jī)現(xiàn)象，對(duì)生產(chǎn)的連續(xù)開展造成嚴(yán)重影響。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可知，當(dāng)觸控裝置電壓小于額定電壓的50%且時(shí)長(zhǎng)超過一個(gè)周波便會(huì)引起觸控器的釋放，即使電壓不低于額定電壓的80%，一旦時(shí)長(zhǎng)超過五個(gè)周期也會(huì)導(dǎo)致觸控器的釋放，從而對(duì)生產(chǎn)連續(xù)性造成嚴(yán)重威脅[1-3]。

2 抗“晃電”技術(shù)分析

針對(duì)晃電現(xiàn)象的控制應(yīng)當(dāng)結(jié)合其持續(xù)時(shí)長(zhǎng)、電壓波動(dòng)范圍等特點(diǎn)采取相應(yīng)的針對(duì)性措施，從而確?？埂盎坞姟毙Ч淖畲蠡?。其中常用的抗“晃電”技術(shù)包括以下幾點(diǎn)。

2.1 分批自啟動(dòng)技術(shù)

應(yīng)用最為廣泛的抗“晃電”工藝是借助斷電延時(shí)繼電裝置予以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)失電時(shí)，延時(shí)繼電裝置延時(shí)斷開，延時(shí)時(shí)長(zhǎng)通常能夠保證電壓恢復(fù)至正常值，而一旦電壓恢復(fù)正常，延時(shí)繼電裝置延時(shí)觸點(diǎn)便能夠及時(shí)將電機(jī)回路重新聯(lián)通，使得電機(jī)重新啟動(dòng)。第115頁圖1所示即為其原理示意圖(圖中FU代表熔斷器；FR代表熱過流繼電裝置；SB代表按鈕開關(guān)；KM代表交流接觸裝置；KT代表延時(shí)繼電裝置；L1和L2分別代表進(jìn)回電線路)。

這種方法不足之處在于線路復(fù)雜性較大，難以實(shí)現(xiàn)時(shí)間的相互同步，一次只能對(duì)一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行操控。針對(duì)這種不足，化工企業(yè)將PLC控制技術(shù)引入到分批自啟動(dòng)中，通過引入PLC控制核心對(duì)自啟動(dòng)電機(jī)操控順序進(jìn)行控制?？刂七壿嬘杉夹g(shù)人員預(yù)先設(shè)定在系統(tǒng)中央處理器數(shù)據(jù)庫中，在電網(wǎng)晃電恢復(fù)后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)程序依次控制電機(jī)按照預(yù)設(shè)順序快速重啟[4]。其原理示意圖如圖2所示。

圖1 分批自啟動(dòng)技術(shù)原理示意圖

圖2 基于PLC控制的分批自啟動(dòng)技術(shù)原理示意圖

電壓變送裝置將母線電壓轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的直流信號(hào)，再由輸入單元轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)并傳遞至中央處理器進(jìn)行分析比較，從而判定電壓是否正常。同時(shí)，控制單元在完成數(shù)據(jù)采集與分析工作后，依照預(yù)設(shè)程序發(fā)出相應(yīng)操作指令，操控電機(jī)順序啟動(dòng)。

2.2 專用抗晃電交流接觸裝置

這種技術(shù)是指使用具備電源儲(chǔ)能功能的FS防晃電接觸裝置實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的抗晃電。FS系列抗晃電交流接觸裝置使用雙線圈構(gòu)造，具有動(dòng)作特性優(yōu)良和吸合速度快等優(yōu)點(diǎn)。接觸裝置進(jìn)行再吸合或釋放時(shí)不存在有害抖動(dòng)，能夠最大化提升系統(tǒng)運(yùn)行安全性。該裝置處于正常供電狀態(tài)時(shí)，控制模塊(A3)維持儲(chǔ)能狀態(tài)，裝置的啟停同常規(guī)接觸裝置相同，而當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)“晃電”現(xiàn)象導(dǎo)致接觸器維持電壓大幅減小時(shí)，控制模塊便會(huì)自行運(yùn)行，將所儲(chǔ)藏電能釋放以維持接觸器的吸合狀態(tài)。而當(dāng)電壓恢復(fù)穩(wěn)定后，控制模塊便會(huì)自行停止運(yùn)行，并重新進(jìn)入儲(chǔ)能狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低電壓導(dǎo)致的電機(jī)跳閘現(xiàn)象的有效防控。圖3所示即為其接線原理示意圖(圖中Fuse代表保險(xiǎn)絲；SB代表按鈕開關(guān)；KM代表交流接觸裝置；A1、A2、A3代表不同控制模塊；L代表火線；N代表零線)[5]。

2.3 動(dòng)力UPS技術(shù)

動(dòng)力UPS技術(shù)又稱之為MUPS，是一種針對(duì)變頻控制電網(wǎng)系統(tǒng)的抗“晃電”技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)低壓電機(jī)群的理想不間斷穩(wěn)定供電。其相較于常規(guī)UPS電源，動(dòng)力UPS技術(shù)具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。一是無需使用變頻器帶動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，同時(shí)設(shè)計(jì)容量?jī)H僅為電機(jī)功率的一倍；二是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且穩(wěn)定性號(hào)，能夠直接通過MUPS向變頻裝置進(jìn)行直接供電，大幅縮減AC/DC(交流電/直流電)和DC/AC間的相互轉(zhuǎn)換，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性獲得顯著增加；三是無需向電池充電，功率僅為常規(guī)UPS的10%，運(yùn)行成本更加低廉[6]。

圖3 專用抗晃電交流接觸裝置接線原理示意圖

MUPS技術(shù)采用VVVF(變頻器)和DC-BANK(直流支撐系統(tǒng))相互結(jié)合的框架結(jié)構(gòu)，一套直流支撐系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)最多上百臺(tái)電機(jī)的同時(shí)操控，并在電網(wǎng)出現(xiàn)晃電現(xiàn)象時(shí)對(duì)變頻裝置進(jìn)行電壓補(bǔ)償，從而避免電壓的瞬間大幅下跌，確保其抗晃電功能的充分發(fā)揮。圖4所示即為MUPS運(yùn)行原理示意圖(圖中M代表電機(jī)；SS代表直流支撐裝置)[7]。

圖4 MUPS運(yùn)行原理示意圖

3 結(jié)語

化工企業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性對(duì)其最終綜合效益的獲得有著不可替代的直接影響性，而晃電現(xiàn)象作為威脅化工企業(yè)電力供應(yīng)穩(wěn)定、連續(xù)的主要因素，針對(duì)其開展有效探究，總結(jié)行之有效的抗“晃電”技術(shù)對(duì)于保障化工企業(yè)生產(chǎn)效益意義重大?；て髽I(yè)管理者必須充分重視這一問題，在企業(yè)生產(chǎn)中積極組織專業(yè)技術(shù)力量，探尋自身晃電現(xiàn)象發(fā)生原因及相應(yīng)特征，從而設(shè)計(jì)針對(duì)性抗“晃電”技術(shù)，可以從根本上為企業(yè)生產(chǎn)的不間斷開展提供堅(jiān)實(shí)保障。