炼化企业应对电网电压暂降措施

炼化企业应对电网电压暂降措施

高微峰

大庆炼化公司电仪运行中心电气检修作业区

摘要:电压暂降作为电能质量重要的一个指标，在电网运行中经常出现，给电网系统和用电设备造成很大影响，使一些敏感电气设备停机，甚至导致连续生产装置整体联锁停机，造成经济损失和环保不达标。怎么避免产生电压暂降，或者怎么减低电压暂降造成的影响，是本文要详细阐述的内容。

关键词:电能质量;电压暂降;晃电;电压跌落;失步再启步;UPS;抗晃电模块

1现状概述

电压暂降，也称为电压跌落、电压凹陷，俗称“晃电”。电压暂降是指供电电压方均根值突然下降到规定的暂降阈值，一般电压跌落到0.7～0.9p(电压幅值百分之七十～百分之九十)持续0.5～50T(10～1000ms)，并经历短暂的下降时间后又再次回升的现象情况。从上面描述得知跌落的电压幅度和暂降持续时间是电压暂降的2个重要特征指标。电压暂降是炼化企业中发生最频繁，其影响炼化企业安全供电可靠性也最大。现在随着炼化企业自动化程度的提高，大量使用电力电子设备(比如变频器、继电器、接触器、I/O设备等)，这些电力电子设备对电能质量提出了更高的要求，短时间的电压暂降就能导致敏感性电气设备非正常工作甚至停机，导致炼化企业整套装置停车。

2起因

引发电压暂降的原因一般有如下几点:

一是当供电线路发生短路故障，在故障线路没被切除时引起的电压暂降;二是晃电的危害引起的电压暂降;三是变压器励磁涌流导致的电压暂降;四是大型电动机启动引起的电压暂降;五是雷击引起的电压暂降;六是随着供电线并网、环网的数量日益增多，以及由馈电变压器容量增大所造成的配出线切换电源设备的增多，从而使得由于邻近供电回路故障原因造成的电压波动概率增大，从而引起供电系统电压暂降;七是由于供电线路或上一级供电线路发生瞬时性故障(比如飞鸟撞击、风筝挂线等)引起的电压暂降。

3危害

电压暂降的影响范围广，供电系统中的电压暂降会随着供电线路传递到整改配电系统，并最终传递到工厂企业，严重影响工厂敏感设备带电正常运行。其具体造成的影响如下:

1)对于带变频器控制的电动机，因为一般的变频器都具有失压和瞬间停电的保护功能，在供电系统晃电较为剧烈时，有可能使变频器因低电压保护动作而停止运行。

2)当发生晃电时，由于系统电压的降低，可能会使接触器线圈对铁芯的吸力低于释放弹簧的弹力从而使接触器释放，此导致电动机的跳闸，进而严重威胁装置安全稳定运行。

3)随着现代化工矿企业中生产设备的规模愈来愈大，晃电时间尽管相对较短，但对工业生产的危害也非常重大。因为瞬间的电压波动将引起大量电机跳闸，设备停机。电网的电压恢复后，电机又无法自动恢复正常工作，从而造成连续生产流程的混乱，甚至有可能引发重大产品或装置事故。对大型设备而言，如果通过人工进行修复，所花费的时间将相当漫长，而对一些无人看守的设备，恢复的时间就将更久。这对石油、化工等连续生产设备而言，所产生的包括安全、环境污染、废品、原材料浪费、生产率下降、经济效益降低等各种经济损失都是十分严重的。

短路类型和变压器绕组的连接方式会改变电压深度，同时，电压暂降深度是随机的、取决于电网内观察点相对对于短路点的位置。

危害程度:

式中，Se为电压暂降严重度，U为电压暂降后的电压(电压暂降后残余电压的最小有效值与额定电压的比值)，t为电压暂降的持续时间(s)(电压值小于配置的阈值时间)，Uref(t)为参考曲线在该持续时间内的对应电压。

4措施

在电网运行过程中，电压暂降事件是不可以完全避免的，但是我们可以尽量的优化供电结构和设置、减少电压暂降事件的产生的次数、缩短故障时间，选用电压耐受能力高、电压敏感性低的设备等这些方面入手，以达到减小电压暂降对炼化企业供电安全的影响，下面就炼化企业中的防电压暂降的措施加以说明:

4.1针对电网侧抗电压暂降措施:

从炼化企业外电网考虑:为了防止大风、雷雨等自然天气灾害对电网的影响，可减少架空裸绞线、增加埋地电缆的敷设;缺点是造价太高，故障点不好找。

4.1.1备自投和电源快速切换装置

为一级二级重要负荷供电且有备用电源的供电系统，必须要安装备自投或电源快速切换装置，快速切除故障，缩短电压暂降时间，防止供配电系统稳定被破坏，造成大面积停电。电源快速切换装置的整个切换过程时间在100mS左右，使电压暂降造成的损失降到最低。

4.1.2励磁系统开通失步再整步功能

为了使快速切换装置快速、准确的动作，快切装置要快速切除故障系统所带的发电机和同步机(同步机在失电瞬间视为发电机)，使故障电源系统电流为零，保证快切装置动作及时准确。当发生电压暂降时，同步机定子电压降低，转子励磁电压不变，造成同步机失步，故要装设失步保护，即对于重要电动机，带时限动作于再同步控制，不能再同步或不需要再同步的电动机，应带时限动作于跳闸。

4.1.3关闭自动重合闸功能

自动重合闸的定义:架空线路或母线上的断路器因故断开后，被断开的断路器经预定短暂延时而自动合闸，使断开的电力元件重新带电的装置。自动重合闸的优点在于提高供电可靠性，提高系统并列运行的可靠性，降低投资成本，可以纠正保护装置误动或断路器误动带来的影响。其缺点有，使电网和电气设备二次受到故障的冲击;可能降低油断路器绝缘，短时间内连续两次切除故障电流。炼化企业的用电设备多数都是敏感负荷，当发生电压瞬态波动、电压暂降、电压中断时会对生产造成重大影响。当发生的是永久性故障时，重合闸会把故障再次引入供电系统，对生产造成影响。所以为了供电稳定性，如果没有安装快速切换装置的供电系统就投用自动重合闸功能，如果已安装快速切换装置就不投用自动重合闸功能。

4.1.4启动大负荷设备时，降低该段用电负荷

在启动大负荷电机时，会瞬间拉低系统电压，使同系统的其它用电设备报“欠压”，导致停机。为避免产生“欠压”，在启动大负荷设备时，通过切备泵等手段，把负荷转移到备用供电系统上，尽可能降低大负荷电机所在供电系统的用电负荷。

4.2针对用户侧抗电压暂降措施:

4.2.1UPS不间断电源

UPS是一种很好的抗晃电设备。我公司共有两种形式的UPS电源，一是为仪表DCS系统供电的UPS电源，单台UPS由主回路380V、备用回路220V两路交流电源供电;同时配置两台大容量UPS电源，并实现热备冗余式UPS供电系统，在UPS之间实现互为备用，大大提高了UPS电源的可靠性。二是为高压变频器控制回路、高压电机PLC柜控制回路供电的UPS电源，结构比较简单，主要作用是抗晃电和抑制电网谐波，防止电机因控制回路失电停机。

4.2.2抗晃电模块

一般情况下电压暂降(晃电)可能使得接触器线圈释放，有一种装置可以使接触器在晃电时接触器线圈不释放，这就是抗晃电模块。抗晃电模块有两种模式:

1.电容储能保持型:当晃电失电时，在电压恢复前由电容提供几秒钟的电能，保障接触器线圈不释放;

2.电容储能重合型:当晃电失电时，接触器线圈已经释放后，快速使接触器线圈吸合，电机立即启动。

4.2.3电压变频器压宽调节

变频器压宽调整参数优化，电网电压380V，把各品牌的变频器设计的欠压故障电压配置到允许跳闸的下限值;也可以设置欠压故障，报警不跳闸。

5结束语

综上所述，通过采取多种互补的综合治理措施，使电网应对电压暂降能力水平大幅提高，因电力系统影响的停机和非计划停工现象显著减少。制定科学合理的抗晃电措施来避免因晃电造成的损失是很有必要的。炼化企业要想实现连续平稳供电，避免电压暂降产生次数和持续时间，必须要提高对供配电系统电气设备维护及管理工作，以提高供配电系统本身的可靠性及供电质量。同时，结合现代先进的科学技术，根据生产上具体的需要，选择合适的应对电压暂降的措施和设备。

参考文献

［1］ 徐永海，陶顺，肖湘宁. 现代电能质量技术丛书－电网中电压暂降和短时中断［M］． 北京: 中国电力出版社，2015.

［2］ 李希. 电压暂降导致的电动机动态过程［M］． 北京: 科学出版社，2017.

［3］ 石油化工企业供配电系统自动装置设计规范［S］．北京: 中华人民共和国工业和信息化部，2019.

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