任運(yùn)業(yè)

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(fù)荷的生產(chǎn)過程具有連續(xù)性，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的建立息息相關(guān)，生產(chǎn)工藝流程中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出了問題都會影響或終止設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。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(fù)荷的設(shè)備正常運(yùn)行是研究的主要問題。

 

      晃電是電網(wǎng)電壓暫降的一種表現(xiàn)，通常晃電時(shí)系統(tǒng)電壓突降到額定電壓的0.1～0.9倍，經(jīng)過短時(shí)間（10ms～1min）后電壓又恢復(fù)到正常數(shù)值。其產(chǎn)生的原因有雷擊、短路和大負(fù)荷起動等情況。

1.1抗晃電與自啟動的區(qū)別

      1）電壓暫降時(shí)間的區(qū)別。抗晃電主要針對0.5s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，自起動主要針對備用電源自動投切或重合閘引發(fā)的1～10s的瞬時(shí)故障。

      2）應(yīng)用負(fù)荷對象的區(qū)別。抗晃電：生產(chǎn)連續(xù)保障型，通過對大部分電動機(jī)進(jìn)行延時(shí)設(shè)定，對0.5s以下的瞬時(shí)失電壓電動機(jī)可以再加速起動，確保生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行。自起動：生產(chǎn)安全保障型，通常安裝在重要電動機(jī)的負(fù)荷上，在瞬時(shí)失電壓1s以上后重新起動重要負(fù)荷，保證安全生產(chǎn)。

      3）對電網(wǎng)沖擊的區(qū)別。抗晃電所針對的瞬時(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(jì)，恢復(fù)后不用檢測電網(wǎng)進(jìn)線電壓的閾值。自起動針對瞬時(shí)失電壓時(shí)間較長，一般在1s以上，電動機(jī)轉(zhuǎn)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(yīng)計(jì)算負(fù)荷容量后再分別重啟，恢復(fù)后需檢測電網(wǎng)進(jìn)線電壓閾值。

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(wěn)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)裝置的電動機(jī)采用真空斷路器、交流接觸器等控制起動和軟起動模塊，設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電壓突降導(dǎo)致交流接觸器、變頻調(diào)速器和真空斷路器停止工作，設(shè)備立刻停止運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)鍵設(shè)備的停機(jī)導(dǎo)致重要的生產(chǎn)單元，甚至整個(gè)生產(chǎn)裝置停止運(yùn)轉(zhuǎn)，化工生產(chǎn)過程被迫中斷，造成巨大損失。

      2）設(shè)備損壞。晃電對石油石化生產(chǎn)設(shè)備造成巨大損害，主要集中在電動機(jī)、給水泵和鍋爐等需要軸瓦潤滑的設(shè)備。在晃電瞬間潤滑油泵電動機(jī)接觸器因欠電壓釋放，油泵停止運(yùn)行，軸瓦較容易因缺油而損壞。

      3）火災(zāi)、爆炸事故。電網(wǎng)發(fā)生晃電時(shí)，系統(tǒng)電壓突降產(chǎn)生大電流超出設(shè)備的額定電流，造成設(shè)備過熱，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(zāi)或者爆炸事故。

 

2.1電網(wǎng)晃電統(tǒng)計(jì)分析

圖1國內(nèi)石油石化企業(yè)晃電事件統(tǒng)計(jì)圖

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

      1）絕大多數(shù)晃電事件集中在0.5s以內(nèi)（約占93%），可通過抗晃電措施進(jìn)行預(yù)防。

      2）絕大多數(shù)晃電事件為電壓暫降到50%以上的輕微晃電（約占84%），可通過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(yán)重失電壓情況概率較低（約占16%），其中持續(xù)時(shí)間在0.5s以上的情況更少（約占0.7%）。

2.2應(yīng)對措施

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

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

圖2動態(tài)電壓暫降補(bǔ)償示意圖

      3）對電壓暫降到50%以下，且持續(xù)時(shí)間在0.5s以上的事件，主要原因是繼電保護(hù)整定時(shí)間大于0.5s的相鄰線路發(fā)生了短路。可考慮對相鄰的長時(shí)限線路加裝快速保護(hù)，減少對敏感負(fù)荷的晃電沖擊。目前油田化工區(qū)負(fù)荷主要由電業(yè)局繁榮變和電力集團(tuán)宏偉熱電廠系統(tǒng)連接。110kV系統(tǒng)與油田接口電源除建新甲乙線、讓馬線外，主保護(hù)都裝設(shè)了光纖縱差或橫差保護(hù)，此前相關(guān)部門已決定由煉化公司投資在建新甲乙線裝設(shè)光纖縱差保護(hù)。35kV相關(guān)系統(tǒng)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出線主保護(hù)時(shí)間為1s；6（10kV）系統(tǒng)馬鞍山一次變電站和建新一次變電站的部分6kV出線的主保護(hù)時(shí)間為0.6s。可考慮加裝快速保護(hù)，來減少對化工區(qū)生產(chǎn)設(shè)備的晃電沖擊。

 

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

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

      3）建議結(jié)合大慶油田石油石化負(fù)荷的生產(chǎn)實(shí)際，對特別重要負(fù)荷加裝動態(tài)電壓暫降補(bǔ)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線路加裝快速保護(hù)，減少對石油石化企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的晃電沖擊。

 

4安科瑞智能電動機(jī)保護(hù)器介紹

4.1產(chǎn)品介紹

      智能電動機(jī)保護(hù)器(以下簡稱保護(hù)器)，采用單片機(jī)技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)。保護(hù)器能對電動機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)、阻塞、外部故障等多種情況進(jìn)行保護(hù)，并設(shè)有SOE故障事件記錄功能，方便現(xiàn)場維護(hù)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(hù)器具有RS485遠(yuǎn)程通訊接口，DC4-20mA模擬量輸出，方便與PLC、PC等控制機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)電動機(jī)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

4.2技術(shù)參數(shù)

4.2.1數(shù)字式電動機(jī)保護(hù)器

 

4.2.2模塊式電動機(jī)保護(hù)器

 

4.3產(chǎn)品選型

 

      綜上所述，抗晃電應(yīng)用技術(shù)成效顯著，在煤化工領(lǐng)域應(yīng)用價(jià)值較高，結(jié)合現(xiàn)狀來看，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。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，煤

化工生產(chǎn)規(guī)模加大，在這樣的背景下，生產(chǎn)連續(xù)性逐漸加強(qiáng)，為了避免大規(guī)模設(shè)備跳車，從源頭減少晃電現(xiàn)象，保證生產(chǎn)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，需要對新型抗晃電技術(shù)研究投入更多的精力，結(jié)合現(xiàn)實(shí)需求，開發(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(fù)荷抗晃電問題的研究

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.06版

 

作者簡介：任運(yùn)業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司。