如何治理晃電問題保障生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行

安科瑞 陳聰

1.前言

隨著用電設(shè)備的技術(shù)更新，特別是數(shù)字式自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的大規(guī)模應(yīng)用，如變頻器、PLC、自動(dòng)化生產(chǎn)線以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等用電設(shè)備的大量使用，對(duì)供電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量提出了更高的要求。短時(shí)間的電壓降低就可能導(dǎo)致用電設(shè)備停運(yùn)，使企業(yè)遭受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。電壓暫降及短時(shí)中斷已成為歐美發(fā)達(dá)國(guó)家面臨的較為重要的電能質(zhì)量問題，在我國(guó)的工業(yè)企業(yè)中，這類問題的影響也越來越突出。

關(guān)鍵詞：電壓暫降；晃電；電機(jī)保護(hù)

2.電壓暫降的危害

晃電學(xué)名為電壓暫降(voltage sag/dip)，是指供電電壓合理值在短時(shí)間內(nèi)突然下降之后又恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)的現(xiàn)象。對(duì)于電壓暫降的指標(biāo)，國(guó)際上至今尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)定義。國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）將電壓暫降定義為供電電壓合理值下降到額定值的90%～10%，持續(xù)時(shí)間為10ms～1min；國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）將其定義為下降至額定值90%～1%，持續(xù)時(shí)間為10ms～1min。

一些對(duì)電壓驟降非常敏銳的用戶及設(shè)施 (例如：半導(dǎo)體行業(yè)、電子數(shù)控設(shè)備、變速傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)裝置、IT產(chǎn)業(yè)設(shè)備企業(yè)等)一旦發(fā)生電壓暫降，帶來的損失將是巨大的。

接觸器作為低壓配電網(wǎng)絡(luò)的重要控制開關(guān)器件，在企業(yè)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行中承擔(dān)重要責(zé)任。在末端低壓電機(jī)回路，接觸器在電壓跌落期間觸頭可能彈開，并引起相關(guān)聯(lián)鎖設(shè)備動(dòng)作，導(dǎo)致生產(chǎn)線停車，使企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)于石油、化工等存在大量連續(xù)生產(chǎn)裝置的行業(yè)來說，晃電產(chǎn)生諸如安全、環(huán)保、廢品、原料浪費(fèi)、產(chǎn)量降低、效益低下等一系列后果。因晃電現(xiàn)象引起的電能質(zhì)量問題近年來愈發(fā)受到用電企業(yè)重視。

3.電壓暫降的不可避免性

造成電壓驟降的原因很多，如電力系統(tǒng)遭受無法預(yù)期的雷擊。動(dòng)物、外物的誤碰，狂風(fēng)及其他自然環(huán)境因素引起的線路故障，以及電源故障切換所產(chǎn)生的現(xiàn)象等。這些故障所引起的瞬問斷電或電壓驟降是目前電力系統(tǒng)仍無法*避免的，電壓驟降發(fā)生的幾率遠(yuǎn)高于*斷電情況。

電力用戶開始認(rèn)識(shí)到一味要求電力公司從供電側(cè)提高供電可靠性對(duì)解決電壓驟降意義并不大。從而逐步將焦點(diǎn)放到要求設(shè)備生產(chǎn)商提供的設(shè)備具有良好的抗電壓驟降的性能，并力求從企業(yè)用戶內(nèi)部的設(shè)備著手來解決電能驟降造成的影響。

3.晃電治理

電壓驟降從電力供應(yīng)源頭治理到整條生產(chǎn)線的治理、設(shè)備級(jí)的治理，再到設(shè)備控制級(jí)的治理，治理費(fèi)用以數(shù)量級(jí)的比例下降。因此從治理成本及合理性來說，更提倡在設(shè)備末端進(jìn)行治理，甚至是深入到設(shè)備內(nèi)部的電氣控制元器件處治埋。越是靠近末端進(jìn)行治理，所花費(fèi)成本越少，亦能達(dá)到同樣的治理效果。

本文介紹安科瑞電機(jī)保護(hù)產(chǎn)品、抗晃電裝置抵御末端設(shè)備晃電的解決方案，合理避免電機(jī)設(shè)備因晃電而停機(jī)停產(chǎn)。

4.解決方案

    當(dāng)前針對(duì)末端接觸器的抗晃電解決方案主要分為晃電保持和晃電再啟動(dòng)兩種。保持式可以通過在線式UPS或者獨(dú)立模塊實(shí)現(xiàn)。采用UPS方式集中電源處理，對(duì)UPS的可靠性要求較高，一旦出現(xiàn)問題，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電源網(wǎng)絡(luò)故障。采取獨(dú)立模塊方式，出現(xiàn)問題式不會(huì)影響其他回路的控制電壓，優(yōu)勢(shì)更為明顯。再啟動(dòng)式屬于彌補(bǔ)方案，當(dāng)電壓暫降時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，電機(jī)已經(jīng)停機(jī)，可以采用分批延時(shí)再起動(dòng)電機(jī)方式，避免同時(shí)起動(dòng)造成系統(tǒng)電壓沖擊。

3.1帶抗晃電功能的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

針對(duì)需要綜合測(cè)量、保護(hù)的電動(dòng)機(jī)回路，可選擇帶抗晃電功能的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，功能代號(hào)“SU"。

保護(hù)器在實(shí)現(xiàn)電參量測(cè)量、保護(hù)、控制及通訊組網(wǎng)的同時(shí)，通過內(nèi)置超級(jí)電容，在晃電發(fā)生時(shí)為保護(hù)器持續(xù)供電。保護(hù)器繼電器輸出可維持一段時(shí)間（0.0-10.0s可調(diào)）后釋放，期間電壓恢復(fù)，接觸器自動(dòng)吸合，否則進(jìn)入再起動(dòng)階段，在預(yù)設(shè)的允許時(shí)間內(nèi)電壓恢復(fù)，起動(dòng)繼電器延時(shí)閉合，使接觸器重新吸合實(shí)現(xiàn)電機(jī)再起動(dòng)。通過合理設(shè)置重啟參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)分批延時(shí)再起動(dòng)。 

典型二次接線圖

產(chǎn)品圖片

ARD3M電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

3.2抗晃電裝置

  針對(duì)僅需要實(shí)現(xiàn)抗晃電保護(hù)或者已經(jīng)安裝無抗晃電功能的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的回路，可選ARD-KHD-S03系列抗晃電裝置。

  ARD-KHD-S03A具備“晃電保持+再起動(dòng)"功能，發(fā)生晃電時(shí)裝置持續(xù)為接觸器線圈供電，維持其持續(xù)吸合，在此期間電壓恢復(fù)，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行；超出保持時(shí)間后，接觸器釋放，進(jìn)入“再起動(dòng)"階段，電壓在設(shè)置時(shí)間內(nèi)恢復(fù)則裝置輸出再起動(dòng)信號(hào)，使接觸器重新吸合，實(shí)現(xiàn)再起動(dòng)。

裝置具備節(jié)能輸出模式，減少控制回路功耗，降低噪音。

典型二次接線圖

產(chǎn)品圖片

ARD-KHD-S03A抗晃電裝置

結(jié)束語：帶抗晃電功能的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器和ARD-KHD-S03A抗晃電裝置都能合理抵御晃電造成的設(shè)備停車停產(chǎn)，各具優(yōu)勢(shì)，且相對(duì)于源頭治理，成本更低，針對(duì)性更強(qiáng)，是企業(yè)治理抗晃電問題，保障生產(chǎn)連續(xù)性的理想選擇。

參考文獻(xiàn)：

（1） 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè) 2020.06

（2） GB 14048.4-2020 《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第4-1部分：接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器電機(jī)式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器(含電動(dòng)機(jī)保護(hù)器)》

（3） JB/T 10736-2007 《低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器》