低压变频器抗晃电应用分析

低压变频器抗晃电应用分析

胡家旺

中石油云南石化有限公司 云南 650300

摘 要：本文结合大型石化企业生产装置连续运行的特点，分析电网晃电对变频器运行的影响。通过DZQ-CF5X/L23抗晃电再启动装置在某石化企业供电系统实际应用案列，验证了低压变频器抗晃电的可行性。

关键词：抗晃电；控制；分析

1.引言

为了保证供电系统的稳定性，实现供电系统安全可靠运行，对大型石化企业的连续生产有着非常重要的意义。抗晃电已经成为提高供电可靠性必须解决的首要问题。

目前，大型石化企业电气系统接线一般采用双母线带母联开关接线形式。双电源供电，母联开关设置备用自动投入装置可以大大提高供电可靠性。然而在石化企中业存在着大量的电动机、变频器等感性负荷，在电网晃电的过程中，大量变频电动机会因为保护跳闸，造成装置停工停产，给企业带来巨大损失。

2.电网晃电

电网晃电，也称为电网电压暂降。是指电网因保护切除短路故障、自动装置误切换或其他原因，造成的电网短时电压波动的现象。一般电压波动幅值10%，时间持续在10ms至2s。

电网晃电会造成系统电压骤降，瞬间的电压波动将造成大量电动机负荷跳闸，进而导致生产装置停车，甚至引发火灾、爆炸等安全事故，严重影响企业安全生产运行。

目前，大型石油化工企业电气系统主接线一般采用双母线带母联开关接线，双电源供电，母联开关设置备自投装置可以大大提高供电可靠性。然而在石化企业中存在着大量的电动机变频器感性负荷，在电网晃电的过程中，大量变频电动机会因电压波动造成保护跳闸，导致装置停工停产，给企业带来巨大损失和安全风险。因此，晃电已经成为影响供电可靠性必须解决的首要问题。

3.电网晃电对变频器的影响

1.当逆变器件为GTR（晶体管）时，一旦晃电（电压下降到控制阀值以下），控制电路将停止向驱动电路输出信号，使驱动电路和GTR全部停止工作。

2.当逆变器件为IGBT（绝缘栅双极型晶体管）时，在失压或停电后，将允许变频器继续工作一个短时间td（td有两种规定方法，一种为具体的规定时间，如15ms；另一种则规定为主电路的直流电压降到原值的85%所需的时间），若失压或停电时间to

云南石化有大部分电机均使用西门子变频器，其逆变器核心元件IGBT（绝缘栅双极型晶闸管），该类型变频器自我保护相对敏感（控制阈值80%），电压波动幅度达到20%就会触发变频器动作跳闸。

例如：云南石化“5.09”外网晃导致电气系统低压37台变频电机跳闸，造成装置大面积生产波动。

当时220kV母线故障录波情况如下：

2020年05月09日 17:11:38 ，220kVⅠ、Ⅱ母及下级母线 A相、C相电压跌落幅值36%~40.5% ，持续40ms。造成现场大量变频器负荷低压保护跳闸。

4.低压抗晃电解决方案

目前，低压抗晃电措施主要从三个方面进优化解决。

1. 提高供电可靠性，电气系统采用双电源供电，电源侧装设快速切换装置。

2. 内部手段，采用抗“晃电”型接触器，如锁扣接触器、永磁接触器等。

3. 外部手段采用再起动控制器、低压综合保护器、分批再起动器等。

5.再启动控制器在云南石化实际应用分析

5.1再启动控制器设备型号：DZQ-CF5X/L2，功能有如下：

1. 系统电源短时间失电控制器再启动变频器（晃电）。

2. 变频器瞬时故障失电，控制器再启动变频器。

如变频器发生的是瞬时故障信号，DZQ-CF5X/L2抗晃电控制器能一次复位故障信号后在重启变频器，如是永久性故障，控制器在1S内发4次复位信号，仍存在故障信号，则不再启动变频器。

5.2应用简单，无需设计变更

原变频控制图纸

增加后变频控制图纸

备注：红色为增加接线部分，均为并联方式，与原系统相互隔离

5.3现场安装简单，灵活变动

1. 安装后对原有控制回路没有进行改动，即增加抗晃电设备所有接线均采用并联方式，不影响原有控制回路的控制接线及控制方式。

2. 在抗晃电设备前增加一个2A控制保险，断开保险即可断开抗晃电设备与原控制回路的电连接，便于更换及维修。

3. 所有安装接线均配备线号，和修改后图纸对应。

4. 安装接线端子说明（一共四组信号）。

1）防晃电控制器的1-2号端子取控制回路电源。

2）防晃电控制器的3-4号端子取变频器启动端子继电器KA1的一对常开触点33和34号端子（接收运行信号）。

3）防晃电控制器的5-6（7-8）号端子并联在KA1的自保持点两端（发再启动信号）。

4）防晃电控制器的9-10号端子取故障继电器KA6的一对常开触点6号和10号端子（接收故障信号）。

5）防晃电控制器的11-12号端子接在变频器外部复位端子DI2和+24V两端（发变频器故障复位信号）。

5.现场测试记录

位号	测试方式	P2设置 时间	模拟晃电时间	变频器是 否报故障	是否再启动	P7动作次数	备注
1502-A-0402C	模拟晃电	1S	200ms左右	是	是	1	拉开保险FU2
1502-A-0402C	模拟晃电	2S	500ms左右	是	是	1	拉开保险FU2
1502-A-0402C	模拟晃电	4S	1S左右	是	是	1	拉开保险FU2
1503-A-0702C	模拟晃电	5S	1S左右	是	是	1	断开主断路器
1503-A-0702C	模拟晃电	5S	2S左右	是	是	1	断开主断路器
1503-A-0702C	模拟晃电	5S	1.5S左右	是	是	1	断开主断路器

6.结束语

通过再启动控制器在某石化企业10kV硫磺变电所使用试验分析可知，再启动控制器具有起动迅速、功能多样化的特点，结合其它抗晃电决策方法有效克服了抗晃电方式单一、动作缓慢、成功率低的缺点，提高了变频设备运行的安全性和可靠性，对大型石化企业生产装置持续稳定运行提供了有力保障，我们会继续关注各种决策的应用实际效果，进一步优化功能方法，争取达到最优效果。

参考文献

[1] 西北电力设计院．电力工程电气设计手册电气二次部分[M]．北京：中国电力出版社，1996．

[2] 卓乐友．电力工程设计手册：电气二次部分[M]．北京：水利电力出版社，1989．

[3] 国标GB/T 30 137-2013《电能质量 电压暂降与短时中断》

[4]GB14048.4-1993《低压开关设备和控制设备低压机电式接触器和电动机启动器》