针对天然气净化系统抗晃电措施的探讨

李亮 ,甘春荣 ,李军 ,张含龙 ,刘群峰 ,安永刚

西南油气田分公司川东北作业分公司  四川省达州市 635000

摘要：随着天然气净化行业的发展及环保要求的逐步加强，对电网电压的质量要求越来越高，对电气设备特别是一些关键电机的连续稳定运转提出了更高要求。如何有效增强关键电机抗晃电能力，是天然气净化行业面临的一个重要问题。因此，基于抗晃电的概念，分析天然气净化抗晃电面临的现状，提出了基于400V、10kV、35kV的抗晃电措施进行探讨。

关键词：天然气净化；抗晃电；电机；措施

晃电一般指电压暂降/骤降，在IEC和IEEE标准中定义差异不大，均定义为电压有效值降至标称值的10%至90%，持续时间在0.5周波至30秒内。严重的电压暂降，将使用电设备停止工作，或引起所生产的产品质量下降甚至不合格，电压暂降影响的严重性是随着用电设备的特性而不一样，这就是为什么每次电压暂降受影响的设备不同，天然气化工行业对系统供电可靠性的要求非常高，一旦出现晃电，会引起保护设备欠压误保护、设备意外停机，致使生产线瘫痪、事故扩大，导致非常大的经纪损失，甚至对操作人员的安全构成威胁。

1. 引起电压暂降的主要因素

当输配电系统中发生短路故障、感应电机启动、雷击、开关操作、变频器以及电容组的投切等事件时，均可引起电压暂降。

以宣汉净化厂35/10kV变电站为例，引起电压暂降的主要因素一是上级110kV电网或更上一级220kV电网发生故障，如电站自身设备故障、架空线路雷击、相邻馈线故障等；二是自身35kV架空线路故障，如线路遭受雷击等；三是自身10kV电网设备故障，如电容器故障、10kV架空线路故障等。这些情况都将发生不同程度的电压暂降。

2. 不同电压等级设备的抗晃电措施
   1. 35kV电源抗晃电措施

天然气净化厂作为一类连续性负荷，对连续供电和电能质量要求极高，因此宣汉净化厂按照设计要求采用双电源供电，并将之前的备自投改为ABB SUE3000快速切换控制装置，决定切换模式的关键是启动快速切换装置的瞬间电力系统状态，根据系统的物理状态选择最优的切换模式。在故障时为使断电时间最短，快速切换是最优的切换方式，如果电网的状态不允许这种切换方式，则选择其他速度稍慢的切换方式，如首次同相切换、剩余电压切换、延时切换。

快速切换是最常用和最重要的切换方式，但是并不每一次切换能达到快速切换的要求，在快速切换瞬间，如果主线路与备用线路的相角差、频率差在定值范围之内，此时快速切换装置会同步发出断路器合闸和分闸命令。这种情况下的无电流切换只取决于断路器分合闸的时间差，这一时间差通常在数毫秒内，这种理想情况下的切换，不论是10kV高压电机还是0.4kV的低压电机几乎都不会停机。如果达不到快速切换的要求，就会根据不同晃电情况启动首次同相切换、剩余电压切换、延时切换，这样的情况下通常都会造成0.4kV低压电机停运，但相对于之前35kV备自投4秒钟的切换有了很大改进，4秒钟必将导致净化厂停产。

2.210kV电源抗晃电措施

10kV电源发生晃电主要的影响对象为10kV电机，这类高压电机抗晃电实施起来较容易，通过调整微机保护的低电压延时保护参数来实现，通常情况下低电压保护时间为0.5秒跳闸，通过设定调整为延时2秒跳闸，达到自启动目的。当遇到2秒以内的电压波动，高压断路器不会动作，电压恢复后，电机自动运行；如果电压波动时间在2秒以上，低电压保护动作，高压断路器跳闸，即使电压恢复后，高压电机也不会自动运行，低压电机更不可能运行，这种条件下，净化厂必将停产。

需要注意的是，10kV电机虽然可以通过调整低电压延时保护来实现不停机，但如果该10kV电机配套有辅助0.4kV低压电机因晃电停运，同样会造成该10kV电机联锁停运，如硫磺回收透平风机的油泵电机等，这就需要进一步探讨如何防止0.4kV电机因晃电停运。

2.30.4kV电源抗晃电措施

0.4kV电源发生晃电主要的影响对象为低压电机，包括接触器、变频器、马达保护器回路控制的电机，这类电机数量非常多，一旦发生晃电，几乎都会停运，即使装了马达保护器的也不能完全幸免。鉴于该类电机数量较多，要想全部不停运根本不可能，因此需要电气专业与工艺专业人员共同识别电机的重要性，分批次实施抗晃电措施。

低压电机抗晃电的核心就是要实现电机的自启动，实现自启动的基本要求是：遇到晃电停运时，可以自启动；晃电超过设定时间时，电机不能自启动；人为停运后电机不能自启动；电机出现故障停运后不能自启动。

电机自启动器使用的条件：自启动时间间隔不能太长，要求在电机未完全停止运行的条件下，借助原有转动惯性来启动，这样避免影响机械部件的使用寿命，也不会使电机保护器“堵转保护”动作，也可以最大限度减少启动电流对电网的冲击。

对宣汉净化厂重要的电机的接触器回路、西门子马达保护器回路、变频器回路加装DZQ电机再启动控制器，通过在发生晃电情况下得到了很好验证，设置的允许失压时间为2秒，只要再启动控制器能正常工作，系统瞬间失压或低电压，在2秒内电压恢复正常，再启动成功率很高，该方式启动的电机如果功率大、数量多，会对系统形成很大的电流冲击，因此实施前须对电机的功率和系统的容量进行核算，以免对系统造成不能承受的冲击，影响整个电力系统的安全运行。另外再启动器如果自身故障，再启动就会失败，因此要加强维护和测试工作，最好每年定期校验测试一次以确保正常工作。

3. 应用效果

由于宣汉净化厂电力系统加装了35kV快切装置、重新设置了10kV电机低电压延时保护、加装了0.4kV关键电机再启动控制器，经过2021-2022年近两年的运行检验，期间上级110kV电网发生了多次电压波动或低电压等晃电现象，均未对生产系统造成大的影响，但是由于化工生产的工序复杂、连续性强，电机组庞大，供电等级多，给保护装置及抗晃电设备选择带来困难，实现全系统的抗晃电功能难度非常大，这就需要各专业共同努力，针对晃电可能带来的危害，充分分析原因和应急控制措施，努力将损失控制到最小。