劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要:大慶油田電網連接的石油石化、天然氣等用電負荷的生產過程具有連續性，各生產環節的建立息息相關，生產工藝流程中任何一個環節出了問題都會影響或終止設備的運轉。如何防止電網晃電發生和發生晃電時如何保證敏感負荷的設備正常運行是研究的主要問題。

 

      晃電是電網電壓暫降的一種表現，通常晃電時系統電壓突降到額定電壓的0.1～0.9倍，經過短時間（10ms～1min）后電壓又恢復到正常數值。其產生的原因有雷擊、短路和大負荷起動等情況。

1.1抗晃電與自啟動的區別

      1）電壓暫降時間的區別。抗晃電主要針對0.5s以下的低電壓、瞬時失電壓和電壓凹陷等短時電源瞬時故障，自起動主要針對備用電源自動投切或重合閘引發的1～10s的瞬時故障。

      2）應用負荷對象的區別。抗晃電：生產連續保障型，通過對大部分電動機進行延時設定，對0.5s以下的瞬時失電壓電動機可以再加速起動，確保生產連續運行。自起動：生產保障型，通常安裝在重要電動機的負荷上，在瞬時失電壓1s以上后重新起動重要負荷，保證生產。

      3）對電網沖擊的區別。抗晃電所針對的瞬時失電壓時間較短，一般小于0.5s，對電網的影響可忽略不計，恢復后不用檢測電網進線電壓的閾值。自起動針對瞬時失電壓時間較長，一般在1s以上，電動機轉速下降較大，一般需要考慮重啟后對電網的影響。通常情況下，應計算負荷容量后再分別重啟，恢復后需檢測電網進線電壓閾值。

1.2電網晃電對石油石化企業生產的影響

      1）生產中斷。正常的電網電壓基本保持穩定，在晃電時電網電壓明顯降低。目前，大部分石油石化企業裝置的電動機采用真空斷路器、交流接觸器等控制起動和軟起動模塊，設備正常運轉時，電壓突降導致交流接觸器、變頻調速器和真空斷路器停止工作，設備立刻停止運轉，關鍵設備的停機導致重要的生產單元，甚至整個生產裝置停止運轉，化工生產過程被迫中斷，造成巨大損失。

      2）設備損壞。晃電對石油石化生產設備造成巨大損害，主要集中在電動機、給水泵和鍋爐等需要軸瓦潤滑的設備。在晃電瞬間潤滑油泵電動機接觸器因欠電壓釋放，油泵停止運行，軸瓦較容易因缺油而損壞。

      3）火災、爆炸事故。電網發生晃電時，系統電壓突降產生大電流超出設備的額定電流，造成設備過熱，而石油石化生產裝置大部分是密閉空間，較容易引發火災或者爆炸事故。

 

2.1電網晃電統計分析

圖1國內石油石化企業晃電事件統計圖

      如圖1所示，對國內石油石化企業1010個晃電事件進行統計采樣。電壓暫降到額定電壓50%以上，且持續時間在0.5s以下的晃電事件有790個點，占總數的78.22%；持續時間在1s以下的有830個點，占總數的82.18%；持續時間在2s以下的有849個點，占總數的84.06%。電壓暫降到額定電壓50%以下，且持續時間在0.5s以下的晃電事件有152個點，占總數的15.05%；持續時間在0.5s以上的有7個點，占總數的0.7%。通過分析，可以看出：

      1）絕大多數晃電事件集中在0.5s以內（約占93%），可通過抗晃電措施進行預防。

      2）絕大多數晃電事件為電壓暫降到50%以上的輕微晃電（約占84%），可通過成本較低的抗晃電接觸器等措施減小損失。

      3）電壓暫降到50%以下的嚴重失電壓情況概率較低（約占16%），其中持續時間在0.5s以上的情況更少（約占0.7%）。

2.2應對措施

      1）對電壓暫降到50%以上的絕大多數事件，可考慮采用抗晃電接觸器或在電動機的控制回路中加裝再起動控制器等方法，增加斷電延時，避免電動機因短時低電壓停機。

      2）對電壓暫降到50%以下，且持續時間在0.5s以下的事件，可考慮對重要負荷加裝動態電壓暫降補償器或電壓暫降綜合控制器等方法，對電源電壓補償，避免電動機因失電壓停機，如圖2所示。

圖2動態電壓暫降補償示意圖

      3）對電壓暫降到50%以下，且持續時間在0.5s以上的事件，主要原因是繼電保護整定時間大于0.5s的相鄰線路發生了短路。可考慮對相鄰的長時限線路加裝快速保護，減少對敏感負荷的晃電沖擊。目前油田化工區負荷主要由電業局繁榮變和電力集團宏偉熱電廠系統連接。110kV系統與油田接口電源除建新甲乙線、讓馬線外，主保護都裝設了光纖縱差或橫差保護，此前相關部門已決定由煉化公司投資在建新甲乙線裝設光纖縱差保護。35kV相關系統興勝一次變、龍虎泡一次變電站和電業局讓變電站有10條35kV出線主保護時間為1s；6（10kV）系統馬鞍山一次變電站和建新一次變電站的部分6kV出線的主保護時間為0.6s。可考慮加裝快速保護，來減少對化工區生產設備的晃電沖擊。

 

      1）晃電對電壓質量要求較高用戶的影響巨大。大慶石油石化企業是國家能源的重要生產單位，多年來受晃電影響，應重視該問題的解決。

      2）國內外對晃電制定了相應的標準，研究出治理措施，并在一些重要負荷上應用取得成效。但整體解決方案存在投入較高、改造技術復雜等難題。

      3）建議結合大慶油田石油石化負荷的生產實際，對特別重要負荷加裝動態電壓暫降補償器或電壓暫降綜合控制器，有效降低電網晃電的影響。

      4）建議大慶油田電網對重要35kV和6kV線路加裝快速保護，減少對石油石化企業生產設備的晃電沖擊。

 

4安科瑞智能電動機保護器介紹

4.1產品介紹

      智能電動機保護器(以下簡稱保護器)，采用單片機技術，具有抗干擾的能力強、工作穩定可靠、數字化、智能化、網絡化等特點。保護器能對電動機運行過程中出現的過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉、阻塞、外部故障等多種情況進行保護，并設有SOE故障事件記錄功能，方便現場維護人員查找故障原因。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、以及民用建筑等領域。本保護器具有RS485遠程通訊接口，DC4-20mA模擬量輸出，方便與PLC、PC等控制機組成網絡系統。實現電動機運行的遠程監控。

4.2技術參數

4.2.1數字式電動機保護器

 

4.2.2模塊式電動機保護器

 

4.3產品選型

 

      綜上所述，抗晃電應用技術成效顯著，在煤化工領域應用價值較高，結合現狀來看，實施抗晃電技術，可以助力企業生產，同時讓企業生產保持高效。隨著產業結構調整，煤

化工生產規模加大，在這樣的背景下，生產連續性逐漸加強，為了避免大規模設備跳車，從源頭減少晃電現象，保證生產系統連續運轉，需要對新型抗晃電技術研究投入更多的精力，結合現實需求，開發新技術，減少晃電不良影響，幫助煤化工生產創造更多的價值。

 

[1]段新亮.石油石化生產企業敏感負荷抗晃電問題的研究

[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版

 

作者簡介：劉細鳳，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電。