电压波动对石化企业连续生产的影响及应对措施

王险峰

（中国石油哈尔滨石化公司哈尔滨150056）

摘要：针对电压波动对石化企业连续生产带来的危害，根据电气设备对供电电源波动要求，从供电电源，再起动功能两个方面，提出了几种电源波动跨越措施。实践表明，这些措施可有效实现电源波动跨越，避免了设备停车。

关键词：电压波动；连续生产；再起动

0前言

石化企业属于连续性生产企业，对电网质量的要求很高，生产装置上的动设备不允许意外停机，但一些不确定因素影响供电系统，引起电压波动，导致动设备意外停机，酿成巨大的经济损失，可能造成生产及设备事故，甚至人身伤害。据统计，大多数停车由电压波动引起的。

2013年4月10日，本公司发生一起66kVII母电压波动事件：“66kVII母电压Uab，Ubc，Uca越一级下限：63.00”，66kVII母电压为51.98kV，瞬间电压恢复63kV，6kVII母电压为6.08kV。此次电网波动造成21个配电回路断电，各装置不同程度收到影响。

1电源波动现象的分析

1.1电源波动的定义

电源波动是指供电系统由于雷击、对地或相间闪络、短路故障重合闸、大型设备起动等原因造成供电参数暂时跌落或者消失，而在很短的时间（一般数秒）内供电参数又恢复正常的现象。有关电压骤降之国际标准，主要为欧洲IEC相关文件所汇整出来的定义，对电压骤降之定义与规范大致上差异不大，均定义电压骤降至基频有效值之0.1~0.9pu范围，时间持续0.5周波（cycle）至30秒内，皆属于电压骤降（sag）之定义范围。

1.2交流接触器对电网质量的要求

交流接触器电压保持大致要求是：

电压低于55%-65%，持续40毫秒以上，接触器可释放；电压低于80%，持续100毫秒以上，接触器可释放；电压低于45%，接触器立即释放；失压在60毫秒以上，接触器可释放。

1.3变频器对电网质量的要求

一般的变频器都具有过压、失压和瞬间停电的保护功能。一旦失压（指电压下降到额定电压的70%）或停电，控制电路将停止向驱动电路输出信号，逆变器件为

IGBT时，在失压或停电后，将允许变频器继续工作一个短时间td，一般td都在15～25ms。若失压或停电时间to<td，变频器将平稳过渡运行；若失压或停电时间to>td，变频器自我保护停止运行。

1.4本次电压波动相关数据

事后查看故障录波得知，公司66kv二段母线电压波动数据：

电压由100%～85%（66kv降到56.1kv）为19毫秒以上；电压由85%～60%（56.1kv降到39.6kv）为10毫秒以上。最低达到48%（31.7kv）；电压在60%～60%（39.6kv）期间为46毫秒以上；电压由85%～85%（56kv）为68毫秒以上；振荡时间为60毫秒，换算为我公司380v二段母线电压波动数据（考虑5%变比）：电压由100%～90%（380v降到342v）为19毫秒以上；电压由90%～65%（342kv降到247kv）为10毫秒以上。

最低达到53%（201v）；电压在65%～65%（247v）期间为46毫秒以上；电压由90%～90%（342v）为68毫秒以上。

图1电压波动故障录波曲线图

1.5电压波动对动设备的影响

通过以上相关数据可知，此次“晃电”电压在65%～65%（247v）期间为46毫秒以上。变频器失压15～25ms时，控制电路将停止向驱动电路输出信号，变频器自我保护停止运行。由此可知，变频器在投运再起动功能的前提下都应该进行了再起动动作。交流接触器电压低于55%-65%，持续40毫秒以上，接触器可释放。此次“晃电”电压在65%～65%（247v）期间为46毫秒以上，恰好在此临界状态。容易造成接触器断电，在统计停机回路器中：普通电机回路3个，带有变频器回路18个（变频器配置接触器下侧）。变频器回路中7个未投再起动功能，11个再起动未成功。

2电压波动的应对措施

2.1供电电源方面

石化生产装置对供电系统的可靠性要求较高，为了减少供电系统故障对生产系统的影响，通常采用两条不同的变电站电源回路供电。同时输电线路应装设自动重合闸装置，缩短电源中断时间。但即使这样，也会因为供电系统瞬间失压、短时出现电压波动等电源波动现象，给石化企业的连续生产造成重大影响。

（1）控制系统（如DCS、PLC等）和重要仪表设备由UPS电源供电。

（2）变电站在具备双电源供电的情况下，加装电源快速切换装置（快切）。重要变电站的线路尽量采用光纤纵差保护。

（3）目前有技术在研究在变电站电源系统加装超级电容，提高抗晃电能力。

2.2变频器方面

变频器具有过压、失压和停电跨越的保护功能。电源过电压一般规定不能超过10%，逆变器件为IG-BT时，在失压或停电后，将允许变频器继续工作一个短时间td，若电源欠压或to<td，变频器将平稳过度运行；当电源欠压或断电时间to>td，变频器因保护动作停止运行。

1）其变频器直流母线可连接直流电源，以保证其在系统电压跌落时，蓄电池经静态开关自动并入变频器直流母线，切换时间为数微秒，使变频器直流母线上的电压不至于瞬间跌落，保证直流母线经逆变器驱动的电动机连续运行。

2）其前侧接带有触器控制的回路也应具备抗晃电或再起动功能。

3）将变频器再起动瞬时过电流调至最大或不动作，降低直流母线电压至最低。

2.3接触器方面

1）电动机主回路接触器可选用永磁式交流接触器，在供电系统发生电压波动电时，它能保持交流接触器不脱扣，从而达到晃电时保持不停机的目的。

2）加装抗晃电模块，但抗晃电模块在应用中出现过引起电机自停现象，主要是因为抗晃电模块对电压波动判据太过灵敏，动作时先将系统电源开关断开，储能放电开关闭合。完成由直供回路向BKP供电回路的切换，电压波动恢复后再次切回直供回路。切换过程会造成机泵自停。

3）配合微机保护装置使用，投用再起动功能。

2.4其他方面

石化生产装置的机泵通常为两台互为备用，定期切换。重要大机组设备的控制回路设计成互为连锁启动，已运行动设备A停运后，另一台备用动设备B自动起动。

重要同步电动机的励磁系统，应采用双励磁互投的控制方式，提高励磁系统的可靠性。

对应用的微机电动机保护装置应根据机泵重要程度及工艺要求，合理设定保护定值，分批次投用再起动功能。

3结论

采取上述电源波动跨越措施后，石化生产系统的抗电源波动能力明显增强，现场电动机在电源波动事故发生时仍可连续运行，避免了多次装置停车，保证了石化生产的连续性。实践证明，电源波动跨越措施是有效的。

参考文献：

[1]黄海生.防电源波动交流接触器在石化企业的应用.电世界，2006（1）：19-20.

[2]吕锦寿.电动机自动再起动的实现方法.电气市场，2001（1）：18-21.

作者简介:

王险峰（1979-），男，电气工程师；主要从事变配电运行、高低压设备安装、调试与维护等工作。联系电话：[phone]，电邮[e-mail]