安科瑞电动机保护器抗晃电应用
2021-12-09
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安科瑞 鲍静君
“晃电"指的是电网因雷击、对地短路、重合闸、设备起动、发电厂故障及其他原因造成电网电压短时失压、电网电压短时大幅度波动、短时断电数秒等的电能质量事件。化工企业对系统供电可靠性的要求较高，一旦出现供电系统晃电，会引起保护设备欠压误保护、生产设备意外停机，致使生产线瘫痪、事故扩大，导致非常大的经济损失，甚至对操作人员的安全构成威胁。
1 常用的抗晃电的措施及应用
（1）UPS抗晃电系统
控制系统如DCS，PLC 等工作电源由UPS电源接入，实现抗晃电的目的。在线式UPS 工作原理框图如图1 所示，在电网电压工作正常时，给负载供电，同时给储能电池充电。当市电欠压或突然掉电时，UPS电源开始工作，由储能电池给负载供电。
系统发生晃电时，接触器的线圈依靠UPS供电正常工作，保持主触头的吸合，避免晃电造成电机停机。当母线失电超过一定的时间后，根据二次控制部分设定的时间断开输出，避免电压回复后事故的发生。
（2）DC-BANK 抗晃电系统
应对变频器抗晃电有如下方法：
方法1：取消变频器低压保护设置，设置快速重起动，缺点是关键电机的停止、重起会影响生产的连续性和造成次品增加，另外低压往往会表现为变频器的过流保护，而取消过流保护会增加变频器本身损坏隐患，这种方式在连续性生产要求较高的石化企业很少使用。
方法2： DC-BANK系统，DC-BANK系统主要应用于变频电机和PLC/DCS 供电系统。电网正常时变频器由交流母线供电，DC-BANK 系统处于热备状态。电网晃电或备自投切换时，电网电压下降，转换成由DC-BANK 向变频器的直流母线供电，变频器保持正常工作，其工作模式如图3，单台控制逻辑图。
（3）电动机的抗晃电措施
交流接触器广泛使用于低压电动机控制系统中，常用电机控制电路如图5 所示，晃电发生后接触器断开，会使电动机停转。
电动机抗晃电主要为接触器抗晃电，交流接触器的抗晃电方法：
方法1：采用抗晃电接触器，具有延时释放/避开弹跳区的接触器被称为抗晃电接触器，晃电出现时接触器不立即释放,也不工作在临界弹跳区，其控制线路安装接线如图6所示。
方法2：原有的交流接触器上增加延时模块，其具体的控制电路如图7 所示。
方法3：加装再起动控制器，，加装再起动模块的自起动控制器的起动控制线路如图8 所示。
方法4：使用带有抗晃电功能的电动机保护器，电动机保护器具有过载、断相、不平衡、堵转、阻塞、起动超时、过压、欠压、接地、漏电等保护功能；具有电流测量、电压测量、频率测量、功率测量等测量功能；具有起动控制、抗晃电功能、失压重起等控制功能；具有DC 4-20mA变送输出，MODBUS、PROFIBUS通讯功能，可以提高生产自动化程度，减少设备投资，安科瑞ARD系列电动机保护器抗晃电控制回路见图9所示。
工作原理如下：“95、96"接点作为保护接点，保护器上电后处于常闭状态，当出现故障或辅助电源断电后变为常开状态。“7、8"接点同起动按钮SB2并联，出现晃电后“7、8"吸合维持控制回路处于起动状态，电压瞬间后可执行重起功能。图9为是保护器采用保护模式的抗晃电功能接线实例，图10为采用直接起动方式的抗晃电控制原理图。
工作原因如下：“95、96"接点同图9中功能描述。“7、8"接点为起动控制继电器，保护器接收到“SB1"发出点动起动信号，“7、8"吸合并自保持，接触器KM线圈得电接通电机主回路。保护器接收到“SB2"发出点动停止信号，“7、8"输出断开，接触器KM线圈失电，断开电机主回路。发生晃电后，线圈KM失电电机主回路被切断，保护器根据晃电时间长短自动选择执行“立即重起动"，“分批延时自起动"或“禁止起动"。
电动机保护器行业标准（JB/T 10736）中对抗晃电（失压重起）功能描述要求：“具有欠电压（失压）重起动保护功能的保护器，因主电路欠电压故障或失压停车，若在“立即重起动时间"内电压恢复至正常（允许重起动设定值以上）时，保护器可使电动机立即恢复至电动机停车前的运行状态（不经过起动延时、降压等过程）；若超过“立即重起动失压时间"而在“延时重起动延时时间"设定时间内，电压恢复至欠电压（失压）重起动设定值以上，则电动机按“延时重起动延时时间"延时起动（与正常起动的过程相同），延时时间允许误差为±10%；若超过“延时重起动延时时间"后电压恢复，则电动机不再自动重起动。恢复电压值误差不大于±10%。"
2 电动机保护器抗晃工作原理及相关参数的设置
以安科瑞ARD系列电动机保护为例，结合图10介绍电动机保护器的抗晃电功能的工作原理。为实现抗晃电功能，电动机保护器需带有抗晃电模块，将交流电输入接在抗晃电模块的输入端，抗晃电模块的输出接到电动机保护器的辅助电源输入端，电动机保护器的电压测量信号取自接触器上级，防止晃电时接触器脱开，无法测得恢复电压。线路正常供电时抗晃电模块的内部储能装置处于储能状态，晃电期间由抗晃电模块储能设备向电动机保护器供电，维持电动机保护器正常工作。当系统电压恢复到“重起动电压"后，电动机保护器对晃电持续时间进行判断，时间小于“立即重起动失电时间"立即吸合“输出继电器7、8"起动电动机；晃电时间长于“立即重起动失电时间"，而小于“允许失电时间"，执行延时重起动；晃电时间长于“允许失电时间"，不执行起动。
采用电动机保护器可以实现晃电立即重起动、失压延时重起动、失压时间过长闭锁起动，并且带有过载、断相、堵转、阻塞、过压、欠功率等全面的保护功能，可以确保电动机的平稳运行，并减少系统投资，在化工行业使用具有实际意义，相关参数的设置见表1说明。
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