電氣百科：提高自備電廠抗“晃電”能力的措施

電氣百科：提高自備電廠抗“晃電”能力的措施孤網(wǎng)運(yùn)行的自備電廠容量小，穩(wěn)定性差，抗沖擊能力弱。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)電壓會(huì)瞬間降低很多，造成電廠的主要低壓輔機(jī)（低壓變頻設(shè)備和采用了交流接觸器控制的低壓設(shè)備）跳閘停運(yùn)，進(jìn)而造成機(jī)組保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。本文總結(jié)了低壓設(shè)備提高抗“晃電”能力的多項(xiàng)措施，有效保證自備電廠安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，避免機(jī)組黑起動(dòng)，大大減少經(jīng)濟(jì)損失。某公司自備熱電廠為公司主業(yè)項(xiàng)目的配套工程，屬自備、熱電聯(lián)產(chǎn)、孤網(wǎng)運(yùn)行性質(zhì)，主要承擔(dān)供熱和供電任務(wù)。熱電廠規(guī)模為3×25MW抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組＋3×160t/h煤粉鍋爐，已于2008年投產(chǎn)。熱電廠三臺(tái)發(fā)電機(jī)（10kV）出口三段組成環(huán)網(wǎng)，28條回路負(fù)荷直接接在環(huán)網(wǎng)上。由于機(jī)組容量較小，又是孤網(wǎng)運(yùn)行，因此，電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性相對(duì)要差，抗沖擊能力低。當(dāng)發(fā)生負(fù)載側(cè)過載、線路短路或接地等事故時(shí)，雖然繼電保護(hù)動(dòng)作切除了故障點(diǎn)。但是，瞬間的系統(tǒng)電壓驟降，會(huì)導(dǎo)致低壓輔機(jī)跳閘停運(yùn)，造成主設(shè)備保護(hù)動(dòng)作，引起非計(jì)劃停機(jī)事故。1事故案例2012年10月23日，某分廠一回路電纜頭爆，造成10KV高壓母線瞬間最低值：UAB=2.428kV、UBC=2.455kV、UCA=2.609kV折算到400V低壓側(cè)線電壓為：Uab=96.12V、Ubc=97.189V、Uca=103.285V。引起給煤機(jī)變頻器跳閘、供油泵跳閘、給水泵稀油站跳閘聯(lián)鎖給水泵保護(hù)跳閘、凝結(jié)水泵跳閘、除鹽水泵跳閘、工業(yè)水泵跳閘、火檢冷卻風(fēng)機(jī)等設(shè)備跳閘，進(jìn)而造成三臺(tái)機(jī)組保護(hù)動(dòng)作，全廠失電黑起動(dòng)。2原因分析“晃電”通常都是瞬間的、短時(shí)的。引起”晃電”的原因很多，如電網(wǎng)側(cè)的電壓波動(dòng)、負(fù)荷不平衡、雷擊、電力切換等原因，負(fù)載側(cè)大型設(shè)備的起動(dòng)、線路短路或接地等原因。仔細(xì)分析此次事故，跳停的設(shè)備主要有兩類：一類是低壓變頻設(shè)備，一類是采用普通交流接觸器控制的低壓設(shè)備。3抗晃電措施針對(duì)不同控制類型的設(shè)備采取可不同的防范措施。3.1低壓變頻設(shè)備抗晃電措施變頻器是由整流器、逆變器通過中間的直流環(huán)節(jié)聯(lián)結(jié)組成的。變頻器的電壓檢測(cè)元件都設(shè)置在直流環(huán)節(jié)，變頻器低電壓是指其中間直流回路低電壓（即逆變器輸入電壓過低）。一般的變頻器都具有過壓、失壓和瞬間停電的保護(hù)功能。變頻器的逆變器件為GTR時(shí)，一旦失壓或停電，控制電路將停止向驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)，使驅(qū)動(dòng)電路和GTR全部停止工作，電動(dòng)機(jī)將處于自由制動(dòng)狀態(tài)。逆變器件為IGBT時(shí)，在失壓或停電后，將允許變頻器繼續(xù)工作一個(gè)短時(shí)間td，若失壓或停電時(shí)間to＜td，變頻器將平穩(wěn)過度運(yùn)行；若失壓或停電時(shí)間to＞td，變頻器自我保護(hù)停止運(yùn)行。一般td都在15～25ms，只要電源“晃電”較為強(qiáng)烈，to都在幾秒鐘以上，變頻器自我保護(hù)停止運(yùn)行，使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，所以不同廠家或同一廠家不同型號(hào)的變頻保護(hù)是不同的。例如：西門子440變頻器和雷諾爾RNB3000變頻器雖都具有欠壓保護(hù)功能，但前者的保護(hù)值是無法修改的，默認(rèn)值是額定電壓的85%；后者的保護(hù)值可以修改，最低可設(shè)置為額定電壓的30%。1）類似西門子440這類欠壓保護(hù)參數(shù)不具備修改功能的變頻器，可利用變頻器自動(dòng)再起動(dòng)功能，防御電網(wǎng)的“晃電”。以西門子440變頻器為例，修改的主要參數(shù)有：自動(dòng)再起動(dòng)參數(shù)P1210=4（默認(rèn)值為0，既禁止自動(dòng)再起動(dòng)；修改為3，即在主電源消隱或故障后再起動(dòng)）；自動(dòng)再起動(dòng)次數(shù)參數(shù)P1211=3（最大可設(shè)置為10）即自動(dòng)再起動(dòng)激活后，如果起動(dòng)失敗，變頻器重試再起動(dòng)的次數(shù)為3次，這兩項(xiàng)參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況修改。2）類似雷諾爾RNB3000變頻器，可通過修改變頻器欠壓保護(hù)參數(shù)值，來提高”晃電”能力。以雷諾爾RNB3000變頻器為例，修改的主要參數(shù)有：n608直流欠壓參考值，n609欠電壓滯環(huán)寬度，這兩項(xiàng)參數(shù)也是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況修改。另外可采用實(shí)驗(yàn)的方法來檢驗(yàn)效果，在變頻器電源進(jìn)線前端加一臺(tái)調(diào)壓器（調(diào)壓器的功率等相關(guān)參數(shù)必須滿足要求）。人調(diào)低調(diào)壓器的輸出電壓，并用萬用表測(cè)量輸出電壓值，觀察能否達(dá)到技術(shù)要求。3.2普通交流接觸器控制的低壓設(shè)備抗晃電措施電磁式交流接觸器在低壓設(shè)備控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。由于電磁式交流接觸器的工作原理，決定了接觸器工作線圈的抗“晃電”能力。電磁式交流接觸器國(guó)際IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：額定電壓的80%為臨界可靠吸合電壓，臨界釋放電壓為額定工作電壓的20~70%。一般現(xiàn)場(chǎng)使用的電磁式交流接觸器都在額定電壓的50%釋放，所以電磁式交流接觸器“晃電”跳閘停機(jī)是工作原理所致，可采取的措施主要有：1）利用UPS技術(shù)對(duì)二次控制部分供電電源進(jìn)行改造。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)和投入資金，可在低壓配電柜里加裝獨(dú)立的小型UPS電源，也可安裝大容量UPS電源集中供電。用UPS為二次控制部分提供可靠的電源，在電網(wǎng)“晃電”時(shí)．接觸器的工作線圈能夠依靠UPS提供的電源正常工作，避免由于“晃電”導(dǎo)致接觸器脫扣跳閘。2）利用抗“晃電”產(chǎn)品抗“晃電”產(chǎn)品目前包括：永磁接觸器、抗“晃電”接觸器、抗“晃電”再起動(dòng)控制器、抗“晃電”延時(shí)釋放模塊等。以抗“晃電”接觸器為例，闡述其抗“晃電”的工作原理：抗“晃電”接觸器是一個(gè)雙線圈結(jié)構(gòu)，電源正常狀態(tài)下，控制模塊處于儲(chǔ)能狀態(tài)，接觸器的起動(dòng)和停止與常規(guī)接觸器一樣，當(dāng)有“晃電”發(fā)生時(shí)電壓降到接觸器的維持電壓以下時(shí)，控制模塊開始工作，以儲(chǔ)能釋放的形式保持接觸器繼續(xù)吸合。當(dāng)電源電壓恢復(fù)后，控制模塊又轉(zhuǎn)入儲(chǔ)能狀態(tài)。所以，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況加裝或更換具有抗“晃電”功能的接觸器。3）利用電壓檢測(cè)和自動(dòng)化控制技術(shù)利用電壓檢測(cè)和自動(dòng)化控制技術(shù)，可對(duì)納入自動(dòng)化控制系統(tǒng)里的設(shè)備控制邏輯進(jìn)行修改優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備快速自起動(dòng)。這里需要注意兩點(diǎn)：一要有可靠的檢測(cè)設(shè)備，如，可以安裝三臺(tái)同樣的電壓檢測(cè)設(shè)備，用三取二的方式來提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性；二要有嚴(yán)謹(jǐn)控制邏輯，要周全考慮設(shè)備運(yùn)行的各種方式和狀態(tài)，防止不合理的邏輯造成設(shè)備的誤起動(dòng)。4.效果分析通過以上多項(xiàng)抗“晃電”措施的技術(shù)改造，自備熱電廠低壓設(shè)備的抗“晃電”能力得到了明顯提高，并在實(shí)際中得到了驗(yàn)證。例如：2013年12月26日，某分廠2號(hào)光鹵石碼頭10kVAB供電電纜中間接頭擊穿短路，10kV瞬間最低電壓值：UAB=701.5V，UBC=584.1V，UCA=749.2V，UN=0.5V,折算到400V低壓側(cè)線電壓：Uab=26.65V，Ubc=22.25V，Uca=28.46V。雖然出現(xiàn)了嚴(yán)重的低電壓，但是由于自備熱電廠采取了