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電動(dòng)機(jī)保護(hù)器在化工行業(yè)抗晃電中的應(yīng)用

點(diǎn)擊次數(shù):1241 更新時(shí)間:2014-07-21

 


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,著重介紹使用電動(dòng)機(jī)保護(hù)實(shí)現(xiàn)抗晃電的方法。

關(guān)鍵詞

ARD;電動(dòng)機(jī)保護(hù)器;抗晃電;JB/T 10736

引言

   “晃電”指的是電網(wǎng)因雷擊、對(duì)地短路、重合閘、設(shè)備起動(dòng)、發(fā)電廠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(shù)秒等的電能質(zhì)量事件。化工企業(yè)對(duì)系統(tǒng)供電可靠性的要求較高,一旦出現(xiàn)供電系統(tǒng)晃電,會(huì)引起保護(hù)設(shè)備欠壓誤保護(hù)、生產(chǎn)設(shè)備意外停機(jī),致使生產(chǎn)線癱瘓、事故擴(kuò)大,導(dǎo)致非常大的經(jīng)濟(jì)損失,甚至對(duì)操作人員的安全構(gòu)成威脅。

1常用的抗晃電的措施

1.1 UPS抗晃電系統(tǒng)

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


圖1  在線式UPS工作原理

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


圖2  UPS控制接線圖

1.2 DC-BANK 抗晃電系統(tǒng)

    變頻器抗晃電有如下方法:

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

   (2)DC-BANK系統(tǒng),主要應(yīng)用于變頻電機(jī)和PLC/DCS 供電系統(tǒng)。電網(wǎng)正常時(shí)變頻器由交流母線供電,DC-BANK 系統(tǒng)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(zhuǎn)換成由DC-BANK 向變頻器的直流母線供電,變頻器保持正常工作。其工作模式如圖3,單臺(tái)控制邏輯圖如圖4 所示。

圖3  DC-BANK系統(tǒng)工作模式


圖4  DC-BANK系統(tǒng)單臺(tái)控制邏輯

1.3 電動(dòng)機(jī)的抗晃電措施

    交流接觸器廣泛使用于低壓電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中,常用電機(jī)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(jī)停轉(zhuǎn)。

圖5  電機(jī)控制電路

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


圖6  抗晃電接觸器接線圖

     (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)控制線路如圖8 所示。


圖8  加裝再起動(dòng)控制器的控制線路

    (4)使用帶有抗晃電功能的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。電動(dòng)機(jī)保護(hù)器具有過(guò)載、斷相、不平衡、堵轉(zhuǎn)、阻塞、起動(dòng)超時(shí)、過(guò)壓、欠壓、接地、漏電等保護(hù)功能;具有電流測(cè)量、電壓測(cè)量、頻率測(cè)量、功率測(cè)量等測(cè)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(jī)保護(hù)器抗晃電控制回路(保護(hù)模式)見(jiàn)圖9所示。

圖9  ARD系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)器抗晃電控制回路(保護(hù)模式)

    工作原理如下:95-96接點(diǎn)作為保護(hù)接點(diǎn),保護(hù)器上電后處于常閉狀態(tài),當(dāng)出現(xiàn)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(xiàn)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(zhí)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(hù)器接收到SB1發(fā)出點(diǎn)動(dòng)起動(dòng)信號(hào)后,7-8吸合并自保持,接觸器KM線圈得電接通電機(jī)主回路;保護(hù)器接收到SB2發(fā)出點(diǎn)動(dòng)停止信號(hào)后,7-8輸出斷開(kāi),接觸器KM線圈失電,斷開(kāi)電機(jī)主回路;發(fā)生晃電后,線圈KM失電,電機(jī)主回路被切斷,保護(hù)器根據(jù)晃電時(shí)間長(zhǎng)短自動(dòng)選擇執(zhí)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(jī)保護(hù)器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JB/T 10736)中對(duì)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(hù)功能的保護(hù)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(nèi)電壓恢復(fù)至正常(允許重起動(dòng)設(shè)定值以上)時(shí),保護(hù)器可使電動(dòng)機(jī)立即恢復(fù)至電動(dòng)機(jī)停車(chē)前的運(yùn)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(shè)定時(shí)間內(nèi),電壓恢復(fù)至欠電壓(失壓)重起動(dòng)設(shè)定值以上,則電動(dòng)機(jī)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(fù),則電動(dòng)機(jī)不再自動(dòng)重起動(dòng),恢復(fù)電壓值誤差不大于±10%。”

電動(dòng)機(jī)保護(hù)器抗晃工作原理及相關(guān)參數(shù)的設(shè)置

    以安科瑞ARD系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)為例。為實(shí)現(xiàn)抗晃電功能,電動(dòng)機(jī)保護(hù)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(jī)保護(hù)器的輔助電源輸入端,電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的電壓測(cè)量信號(hào)取自接觸器上級(jí),防止晃電時(shí)接觸器脫開(kāi),無(wú)法測(cè)得恢復(fù)電壓。線路正常供電時(shí)抗晃電模塊的內(nèi)部?jī)?chǔ)能裝置處于儲(chǔ)能狀態(tài),晃電期間由抗晃電模塊儲(chǔ)能設(shè)備向電動(dòng)機(jī)保護(hù)器供電,維持電動(dòng)機(jī)保護(hù)器正常工作。當(dāng)系統(tǒng)電壓恢復(fù)到“重起動(dòng)電壓”后,電動(dòng)機(jī)保護(hù)器對(duì)晃電持續(xù)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(jī);晃電時(shí)間長(zhǎng)于“立即重起動(dòng)失電時(shí)間”,而小于“允許失電時(shí)間”,執(zhí)行延時(shí)重起動(dòng);晃電時(shí)間長(zhǎng)于“允許失電時(shí)間”,不執(zhí)行起動(dòng)。

    電動(dòng)機(jī)保護(hù)器可以實(shí)現(xiàn)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(zhǎng)閉鎖起動(dòng),并且?guī)в羞^(guò)載、斷相、堵轉(zhuǎn)、阻塞、過(guò)壓、欠功率等的保護(hù)功能,可以確保電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行,并減少系統(tǒng)投資,在化工行業(yè)使用具有實(shí)際意義,相關(guān)參數(shù)的設(shè)置見(jiàn)表1說(shuō)明。

表1  相關(guān)參數(shù)設(shè)置

參數(shù)

范圍

說(shuō)明

重起動(dòng)電壓

(75%-95%)Ue

Ue為系統(tǒng)額定電壓。系統(tǒng)電壓恢復(fù)到此設(shè)定值后認(rèn)為晃電結(jié)束電壓恢復(fù)。

立即重起失電時(shí)間

(0.1-0.5)s

通常說(shuō)的晃電時(shí)間,晃電時(shí)間短,恢復(fù)后可立即重起。

允許失電時(shí)間

(0.5-10)s

大失電/失壓時(shí)間,超出此時(shí)間不執(zhí)行起動(dòng),大于立即“重起失電時(shí)間”小于此時(shí)間執(zhí)行分批重起動(dòng),防止電機(jī)同時(shí)造成電網(wǎng)沖擊。

重起延時(shí)

(1-60)s

分批重起延時(shí)時(shí)間,不同電機(jī)設(shè)定不同延時(shí)時(shí)間防止電機(jī)同時(shí)重起,沖擊電網(wǎng)。

結(jié)束語(yǔ)

介紹了幾種常見(jiàn)的晃電處理方法,著重介紹電動(dòng)機(jī)保護(hù)器實(shí)現(xiàn)抗晃電的方法。

文章來(lái)源:《自動(dòng)化應(yīng)用》2014年6期

參考文獻(xiàn):

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