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電動(dòng)機(jī)保護(hù)器抗晃電應(yīng)用

        “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(chǎng)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?;て髽I(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(xiàn)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及應(yīng)用
 ?。?)UPS抗晃電系統(tǒng)
        控制系統(tǒng)如DCS,PLC 等工作電源由UPS電源接入,實(shí)現(xiàn)抗晃電的目的。在線(xiàn)式UPS 工作原理框圖如圖1 所示,在電網(wǎng)電壓工作正常時(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

  系統(tǒng)發(fā)生晃電時(shí),接觸器的線(xiàn)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(xiàn)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,避免電壓回復(fù)后事故的發(fā)生,控制接線(xiàn)圖如圖2 所示。

圖2

 ?。?)DC-BANK 抗晃電系統(tǒng)

        應(yīng)對(duì)變頻器抗晃電有如下方法:
        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),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,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。
        方法2: DC-BANK系統(tǒng),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(xiàn)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(xiàn)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

圖4

 ?。?)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:
        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)的接觸器被稱(chēng)為抗晃電接觸器,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),其控制線(xiàn)路安裝接線(xiàn)如圖6所示。

圖6

  方法2:原有的交流接觸器上增加延時(shí)模塊,其具體的控制電路如圖7 所示。

圖7

  方法3:加裝再起動(dòng)控制器,,加裝再起動(dòng)模塊的自起動(dòng)控制器的起動(dòng)控制線(xiàn)路如圖8 所示。

圖8

  方法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DC 4-20mA變送輸出,MODBUS、PROFIBUS通訊功能,可以提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度,減少設(shè)備投資,安科瑞ARD系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)器抗晃電控制回路見(jiàn)圖9所示。

圖9

  圖9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。圖9為是保護(hù)器采用保護(hù)模式的抗晃電功能接線(xiàn)實(shí)例,圖10為采用直接起動(dòng)方式的抗晃電控制原理圖。

圖10

  圖10工作原因如下:“95、96”接點(diǎn)同圖9中功能描述。“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),“7、8”吸合并自保持,接觸器KM線(xiàn)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),“7、8”輸出斷開(kāi),接觸器KM線(xiàn)圈失電,斷開(kāi)電機(jī)主回路。發(fā)生晃電后,線(xiàn)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)”。

        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)?;謴?fù)電壓值誤差不大于±10%。”

2 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,結(jié)合圖10介紹電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的抗晃電功能的工作原理。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(xiàn)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“輸出繼電器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)。

        采用電動(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、欠功率等全面的保護(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

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