浅谈智能电动机保护器抗“晃电”技术的应用

摘要：化工生产是连续性的生产过程。在化工生产过程中，任一环节的中断都会影响下一环节生产的正常进行，造成产品性能的下降，更有可能带来一系列严重的危害。供电系统“晃电”对企业连续生产造成很大的影响，论文介绍了南京钛白化工有限责任公司在对抗“晃电”工作中采取的改造措施，具体说明了对抗“晃电”措施的实施应用效果。

 

关键词：“晃电”；再启动；措施

 

  “晃电”是指电网因雷击、短路、大负载起动等情况引起的供电电源电压大幅度下跌或电压短时中断数秒，致使用电设备不能正常工作的现象。

 

  在工业生产中，常常会因“晃电”造成许多重要的低压电机停机，而关键机组的停机又会导致大机组，甚至会导致整个生产装置连锁停机，导致连续生产过程被迫中断，生产装置被迫紧急停车，从而给企业造成巨大的经济损失。导致这一情况出现的原因是电动机的运行离不开接触器、软起动器和变频器等控制设备，“晃电”时交流接触器会断电释放，软起动器和变频器也会停机，因此，造成电机停机，从而导致一系列事故的发生。

 

  ①保持生产的连续性，减少故障停车的发生；

  ②防止事故扩大，避免次生事故发生；

  ③减少设备检修次数，延长设备使用寿命；

  ④提高设备连续运行效率。

 

  由于抗“晃电”的重要性，市场上有不少抗“晃电”的产品，按照其原理的不同，大概分成如下几类：

  ①采用备用电源或不间断电源；

  ②用防“晃电”永磁式接触器替代普通接触器；

  ③增加直流电源系统；

  ④利用电机分批再起动器；

  ⑤应用微机电机智能保护监控装置。

 

  UPS是很容易实现抗“晃电”功能的技术，它在“晃电”后为设备提供备用电源，使得电动机继续运转。然而UPS的造价昂贵且功率偏小，并不能在工厂大规模使用，只适合用于监控或一些非常重要且功率很小的设备。

 

  在线路“晃电”时，永磁式交流接触器可保证接触器依然处于吸合状态，当线路电压回到正常值时可正常工作。然而，首先永磁式交流接触器价格较高，不利于推广；其次，在“晃电”时线路电压处于不稳定状态，此时接触器处于吸合状态，就会导致施加在电动机上的电压不稳，可能会因为电压低，造成电动机的烧毁。增加直流电源系统、电机分批再起动器、微机电机保护监控装置都需要大量投资，而且都需要增加厂房，然而现场的布局没有空间来布置。

 

  要求所有的抗“晃电”措施只在停电后的短时间内起作用，在短时间内（一般为2～5s）等待备用电源自动投入或电压恢复正常。超出该时间范围，抗“晃电”措施应自动解除，因为此时断电已成定局，应采取其他措施进行紧急停车，避免损失扩大。而且抗“晃电”措施必须避免恢复供电后电动机盲目自起动。对于手动停车或事故跳闸的电动机，抗“晃电”措施无效。

 

  由于各种原因，现有的抗“晃电”技术在南京钛白化工有限责任公司都不能推广，为了降低“晃电”带来的危害，我们进行了如下改造。

 

  高压配电系统在设计初期就已经考虑“晃电”干扰的因素，均配有低电压保护器、直流屏等一系列保护措施，再加上现有的高压电动机都是独立单台设备，此次改造就不予考虑。

 

  在低压电动机起动回路中，交流接触器是启动电机基本的电器元件，其工作原理是：交流接触器工作线圈得电后，产生电磁力吸合衔铁带动交流接触器主、附触点闭合，主触点接通工作主回路给负载提供电力，辅助触点接通控制回路并保持吸合状态。当电压降至接触器线圈额定电压的70%以下时，接触器因电磁吸力小于释放弹簧的反作用力而立即释放，断开电源。交流接触器是抗“晃电”能力弱的电气设备，因此，也是工厂采取抗“晃电”措施的主要对象。

 

  对于所有采用变频器控制的电机，通过变频器内部参数设定，在发生“晃电”时，保障变频器可短暂运行 1～3s，由此防止设备停止运行。

 

  对于由接触器控制的电机，根据南京钛白化工有限责任公司的实际情况，通过时间继电器与低电压继电器的配合，如图 1 所示，利用时间继电器的工作原理，在因“晃电”造成交流接触器主触点断开时，保证此时的控制回路在一段时间内处于导通状态，在线路电压恢复正常时，交流接触器再次吸合。

  在正常的工作电压条件下，抗“晃电”保护器处于热备用状态。具体工作原理如图 2 所示。

 

  在额定电压情况下，欠压继电器 KV 工作，常开触点闭合，时间继电器 KT2 得电动作，时间继电器 KT2 常闭触点在设定时间内延时断开，此时控制回路处于正常的工作状态，当交流接触器处于工作状态时，时间继电器 KT1 得电动作，时间继电器的延时断开触点 KT1 闭合；当线路发生“晃电”时，交流接触器断开，时间继电器 KT2 失电，常闭触点 KT2 闭合，时间继电器 KT1 失电，触点 KT1 在设定时间内保持闭合状态，此时交流接触器的线圈前的线路保持闭合状态，在设定时间内电压恢复正常，此时交流接触器可再次吸合。

 

  南京钛白化工有限责任公司通过简单的改造，使电机抗“晃电”能力大大提高，因电力系统影响造成的非计划停工现象在改造前为每年 3～5 次，改造后尚未发生因“晃电”造成的非计划停工。由此可见，制定切实可行的抗“晃电”措施以增强生产装置的抗“晃电”能力是十分重要的。

  智能电动机保护器(以下简称保护器)，采用单片机技术，具有抗干扰能力强、工作稳定可靠、数字化、智能化、网络化等特点。保护器能对电动机运行过程中出现的过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转、阻塞、外部故障等多种情况进行保护，并设有SOE故障事件记录功能，方便现场维护人员查找故障原因。适用于煤矿、石化、冶炼、电力、以及民用建筑等领域。本保护器具有RS485远程通讯接口，DC4-20mA模拟量输出，方便与PLC、PC等控制机组成网络系统。实现电动机运行的远程监控。

 

 

 

 

说明：“√”表示具备，“■”表示可选。

 

参考文献

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[2]贺家李.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社,2004.王德州，王德亚.浅析抗晃电技术在化工企业的应用

[3]伏彬.电动机抗“晃电”技术的应用

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版