電動機保護器抗晃電應用

        “晃電”指的是電網(wǎng)因雷擊、對地短路、重合閘、設備起動、發(fā)電廠故障及其他原因造成電網(wǎng)電壓短時失壓、電網(wǎng)電壓短時大幅度波動、短時斷電數(shù)秒等的電能質量事件。化工企業(yè)對系統(tǒng)供電可靠性的要求較高，一旦出現(xiàn)供電系統(tǒng)晃電，會引起保護設備欠壓誤保護、生產(chǎn)設備意外停機，致使生產(chǎn)線癱瘓、事故擴大，導致非常大的經(jīng)濟損失，甚至對操作人員的安全構成威脅。

1　常用的抗晃電的措施及應用
　?。?）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，實現(xiàn)抗晃電的目的。在線式UPS 工作原理框圖如圖1 所示，在電網(wǎng)電壓工作正常時，給負載供電，同時給儲能電池充電。當市電欠壓或突然掉電時，UPS電源開始工作，由儲能電池給負載供電。

圖1

　　系統(tǒng)發(fā)生晃電時，接觸器的線圈依靠UPS供電正常工作，保持主觸頭的吸合，避免晃電造成電機停機。當母線失電超過一定的時間后，根據(jù)二次控制部分設定的時間斷開輸出，避免電壓回復后事故的發(fā)生，控制接線圖如圖2 所示。

圖2

　?。?）DC-BANK 抗晃電系統(tǒng)

        應對變頻器抗晃電有如下方法：
        方法1：取消變頻器低壓保護設置，設置快速重起動，缺點是關鍵電機的停止、重起會影響生產(chǎn)的連續(xù)性和造成次品增加，另外低壓往往會表現(xiàn)為變頻器的過流保護，而取消過流保護會增加變頻器本身損壞隱患，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)主要應用于變頻電機和PLC/DCS 供電系統(tǒng)。電網(wǎng)正常時變頻器由交流母線供電，DC-BANK 系統(tǒng)處于熱備狀態(tài)。電網(wǎng)晃電或備自投切換時，電網(wǎng)電壓下降，轉換成由DC-BANK 向變頻器的直流母線供電，變頻器保持正常工作，其工作模式如圖3，單臺控制邏輯圖如圖4 所示。

圖3

圖4

　?。?）電動機的抗晃電措施
        交流接觸器廣泛使用于低壓電動機控制系統(tǒng)中，常用電機控制電路如圖5 所示，晃電發(fā)生后接觸器斷開，會使電動機停轉。

圖5

　　電動機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，具有延時釋放/避開彈跳區(qū)的接觸器被稱為抗晃電接觸器，晃電出現(xiàn)時接觸器不立即釋放,也不工作在臨界彈跳區(qū)，其控制線路安裝接線如圖6所示。

圖6

　　方法2：原有的交流接觸器上增加延時模塊，其具體的控制電路如圖7 所示。

圖7

　　方法3：加裝再起動控制器，，加裝再起動模塊的自起動控制器的起動控制線路如圖8 所示。

圖8

　　方法4：使用帶有抗晃電功能的電動機保護器，電動機保護器具有過載、斷相、不平衡、堵轉、阻塞、起動超時、過壓、欠壓、接地、漏電等保護功能；具有電流測量、電壓測量、頻率測量、功率測量等測量功能；具有起動控制、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)自動化程度，減少設備投資，安科瑞ARD系列電動機保護器抗晃電控制回路見圖9所示。

圖9

　　圖9工作原理如下：“95、96”接點作為保護接點，保護器上電后處于常閉狀態(tài)，當出現(xiàn)故障或輔助電源斷電后變?yōu)槌ｉ_狀態(tài)。“7、8”接點同起動按鈕SB2并聯(lián)，出現(xiàn)晃電后“7、8”吸合維持控制回路處于起動狀態(tài)，電壓瞬間后可執(zhí)行重起功能。圖9為是保護器采用保護模式的抗晃電功能接線實例，圖10為采用直接起動方式的抗晃電控制原理圖。

圖10

　　圖10工作原因如下：“95、96”接點同圖9中功能描述。“7、8”接點為起動控制繼電器，保護器接收到“SB1”發(fā)出點動起動信號，“7、8”吸合并自保持，接觸器KM線圈得電接通電機主回路。保護器接收到“SB2”發(fā)出點動停止信號，“7、8”輸出斷開，接觸器KM線圈失電，斷開電機主回路。發(fā)生晃電后，線圈KM失電電機主回路被切斷，保護器根據(jù)晃電時間長短自動選擇執(zhí)行“立即重起動”，“分批延時自起動”或“禁止起動”。

        電動機保護器行業(yè)標準（JB/T 10736）中對抗晃電（失壓重起）功能描述要求：“具有欠電壓（失壓）重起動保護功能的保護器，因主電路欠電壓故障或失壓停車，若在“立即重起動時間”內電壓恢復至正常（允許重起動設定值以上）時，保護器可使電動機立即恢復至電動機停車前的運行狀態(tài)（不經(jīng)過起動延時、降壓等過程）；若超過“立即重起動失壓時間”而在“延時重起動延時時間”設定時間內，電壓恢復至欠電壓（失壓）重起動設定值以上，則電動機按“延時重起動延時時間”延時起動（與正常起動的過程相同），延時時間允許誤差為±10%；若超過“延時重起動延時時間”后電壓恢復，則電動機不再自動重起動?；謴碗妷褐嫡`差不大于±10%。”

2　電動機保護器抗晃工作原理及相關參數(shù)的設置

　　以安科瑞ARD系列電動機保護為例，結合圖10介紹電動機保護器的抗晃電功能的工作原理。為實現(xiàn)抗晃電功能，電動機保護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機保護器的輔助電源輸入端，電動機保護器的電壓測量信號取自接觸器上級，防止晃電時接觸器脫開，無法測得恢復電壓。線路正常供電時抗晃電模塊的內部儲能裝置處于儲能狀態(tài)，晃電期間由抗晃電模塊儲能設備向電動機保護器供電，維持電動機保護器正常工作。當系統(tǒng)電壓恢復到“重起動電壓”后，電動機保護器對晃電持續(xù)時間進行判斷，時間小于“立即重起動失電時間”立即吸合“輸出繼電器7、8”起動電動機；晃電時間長于“立即重起動失電時間”，而小于“允許失電時間”，執(zhí)行延時重起動；晃電時間長于“允許失電時間”，不執(zhí)行起動。

        采用電動機保護器可以實現(xiàn)晃電立即重起動、失壓延時重起動、失壓時間過長閉鎖起動，并且?guī)в羞^載、斷相、堵轉、阻塞、過壓、欠功率等全面的保護功能，可以確保電動機的平穩(wěn)運行，并減少系統(tǒng)投資，在化工行業(yè)使用具有實際意義，相關參數(shù)的設置見表1說明。
 

表1