化工企业供电系统防晃电对策

化工企业供电系统防晃电对策

目前，所有的石油化工等连续运行的企业，供电系统“晃电”，会引起瞬间电压波动，使生产过程紊乱，操作混乱，甚至发生起火爆炸事故，造成很大的经济损失。所谓的“晃电”是指电网因雷击、对地短路、发电厂故障及其他外部、内部原因造成电网短时间故障、电网电压短时大幅度波动、甚至短时断电数秒种的现象。化工企业中380V低压接触器是泵组电动机供配电主回路中，使用占有率达到90%的主要设备。供电系统“晃电”往往会造成运行中的交流接触器因失压而脱扣，所控制的电动机停止运行，造成石油化工装置停车或局部停车, 进而导致生产过程紊乱。自建厂以来，因供电系统“晃电”已多次对我厂的正常生产运行造成了威胁，供电系统可靠性低和抗“晃电”能力弱成为困扰我厂安全生产的一大难题，为了消除“晃电对生产的不良影响，我们逐年以来，跟踪高新技术，采用新器件，改造重要机泵和用电设备的供电设施，使供电平稳性有效提高。

我厂地理位置特殊，现有三座总降压变电所的66KV高压架空进线铁塔，都是经过厂区北侧的山顶进入厂区。夏季的雷击晃电概率非常大，而且雷击晃电在全世界范围内，目前都无法采用技术手段来避免。吉林电网的短路、接地短路故障，能够瞬间影响到我厂的用电稳定。厂内供电系统中线路的绝缘损坏引起的相间短路、接地短路也会瞬间影响本段供电负荷的运行。为了减低晃电的风险，电气车间开始逐步实施以下措施。

首先，自2010年起，在新建项目的车间级变电所的6KV供电系

统中，使用上海合富共展的TPM300和ABB的SUE3000这两种快切装置。“快切”装置实质上是一种替代原有的“备自投”功能的智能装置。这种装置的优点是：实时监测，快速切换。

“备自投”是一种备用电源自动投入的经典控制设计，和“自动重合闸”一样，都广泛使用在90年代中期以前的中高压多路独立电源的控制线路中。其缺点也非常明显，需要判断并延时，将负荷切换到正常的备用电源继续供电，但是至少1.5秒的时间间隔，无论高压和低压用电负载，都会转速急剧下降而停车，低压接触器全部掉电释放。而这1.5秒是为了备用电源安全而不得不设计的最短时间，防止故障段残余电压并列引起备用段过流或者速断保护动作而拉掉双路电源。

这种“快切”装置，替代原有的“备自投”功能，对于应付上级变电所引来电源的失压，逻辑判断迅速，启动快，在故障发生的第一时间就发出故障段进线分闸，母联合闸的指令，避免高压电动机因低电压保护动作而跳闸。再次是它的切换非常安全，通过采集双路电源的电压、频率和相位角，结合内部程序的智能判断，以快慢不同的四种方式发出分、合闸指令，使故障段并列到备用段的时刻，相位角最接近，电流冲击最小。一旦一种切换条件失败，立即进入下一个切换判别条件实现切换。曾经我厂某车间级变电所晃电，TPM-300切换时间不足80毫秒，所有高压电动机都没有停车，低压电动机仅有几台停车。限于篇幅，该装置的具体技术规格和使用要求，参见《TPM-300型使用说明书》有关章节。

现在我厂仅在少部分6KV车间级变电所使用TPM-300和SUE3000快切装置。自2010年以来的运行动作情况来看，这两种设备都比较有效的抵御了系统晃电，减少和杜绝了机泵的停车问题。TPM-300是国产设备，中文界面，不需要上下级变电所之间的光差保护，接线简单，费用低。SUE3000是进口设备，内部参数复杂，需要上下级光差保护配合，接线繁琐，价格高。

我厂还没有在66KV和6KV的上下级供电网络中将快切装置配合使用的尝试，但是快切装置的多级配置，只要方案设计合理，定值整定正确，可以有效应对晃电。一般原则是上级检测到晃电，由上级实现快切，下级不动作，避免后期倒闸操作的大量工作。至于上下级配合的原则，不能采用以往“备自投”的时间差概念实现，那会失去快切的优越性，这也需要上、下级的快切通讯必须实施迅速和可靠、无干扰。

低压供电系统中，防晃电还没有很有效的的新技术设备。电动机晃电群起装置，防晃电模块、防晃电接触器，这三种设施是化工企业380V电机泵组抗晃电的常见设备。

电动机晃电群起装置，在我厂少数几个装置都用应用。其内部是以一台PLC或者超大规模集成电路的单片机为核心，判断低压进线的三相电压和电流，并采集本段每台电动机的运行状态记忆到内存中。一旦发生晃电，接触器都脱扣释放，电动机停车。该装置判断晃电后，低压电源在数十秒之内来电的（一般最长不超过2分钟），按照事先设置的批次，分期分批的将原来运行的电动机接触器，自动代

替操作人员启动机泵。目前，晃电群起装置，都是国产小企业研发的，产品质量非常不可靠，一般运行半年，许多配套电子元器件就有失效损坏的。该技术成熟，应对低压电动机供电电源的晃电有效，但是对于应对非接触器供电的电磁阀、电动阀、监视监控、在线分析测控等用电负荷，是根本不可以的。而且对于大机组的辅助润滑油泵、动力油泵、滑阀液压油泵，带电保持位置的电动执行机构等应对晃电都无效。

防晃电模块，接线简单，方便使用。从技术角度看，其实质就是利用大容量电容器，电源完好时充电，一旦电源掉电，利用其内部的电容器对本回路的接触器线圈放电，使接触器线圈以直流电维持，持续保持接触器吸合，数秒之内电源再恢复电压后，接触器继续吸合供电。一旦超过电容器放电的最长时限，即使电源恢复来电了，也无能为力了。目前国产的防晃电模块，品牌数十家之多，质量参差不齐，但是都不太可靠。体积小的，电容量小，电子元件设计不合理，保护措施不完善，抗晃电不利。体积大的，安装改造抽屉式配电柜的工作量太大，实施困难。为节约篇幅，具体知识见本文后附件1；《防晃电模块在化工连续化生产中的应用探讨》。现在我厂部分新建项目的重点机泵开始由设计部门采用防晃电模块，一并由开关柜厂家制造到抽屉柜中使用，减少了后期改造的困难。

防晃电接触器，其实质就是防晃电模块与交流接触器的物理结合体，只不过重新设计外观，减小体积，内部出厂前配线完毕，整体销售而已。有关防晃电交流接触器的知识，详细见见本文后，附件2：

《防晃电交流接触器》。从用户角度来讲，推荐使用防晃电模块，分体结构，便于日后的维护和检修。防晃电接触器整体式，一旦某一部分损坏，整体更换费用较大。

前面都是从技术角度来分析和阐述如何应对化工企业的供电系统停晃电情况，其实，如何搞好电气运行人员的停晃电应急处置管理工作，也是非常必要的。

针对我厂的停晃电管理工作，电气车间制定了《炼油厂供电系统防晃电方案》、《6KV分变电所停晃电应急预案》、《电气停晃电故障处理人员安排方案》、《电气停晃电故障处理人员通讯联络图》等应急指导文件。为了切实有效的实施这些管理规定，我们利用各种培训和演练的机会，反复模拟实际停晃电状态，使电气运行人员迅速有序的联系沟通，应急处置。