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)運行的自備電廠容量小，穩(wěn)定性差，抗沖擊能力弱。當電網(wǎng)出現(xiàn)故障時系統(tǒng)電壓會瞬間降低很多，造成電廠的主要低壓輔機（低壓變頻設備和采用了交流接觸器控制的低壓設備）跳閘停運，進而造成機組保護動作停機。本文總結了低壓設備提高抗“晃電”能力的多項措施，有效保證自備電廠安全、可靠、穩(wěn)定運行，避免機組黑起動，大大減少經(jīng)濟損失。某公司自備熱電廠為公司主業(yè)項目的配套工程，屬自備、熱電聯(lián)產(chǎn)、孤網(wǎng)運行性質，主要承擔供熱和供電任務。熱電廠規(guī)模為3×25MW抽凝式汽輪發(fā)電機組＋3×160t/h煤粉鍋爐，已于2008年投產(chǎn)。熱電廠三臺發(fā)電機（10kV）出口三段組成環(huán)網(wǎng)，28條回路負荷直接接在環(huán)網(wǎng)上。由于機組容量較小，又是孤網(wǎng)運行，因此，電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性相對要差，抗沖擊能力低。當發(fā)生負載側過載、線路短路或接地等事故時，雖然繼電保護動作切除了故障點。但是，瞬間的系統(tǒng)電壓驟降，會導致低壓輔機跳閘停運，造成主設備保護動作，引起非計劃停機事故。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低壓側線電壓為：Uab=96.12V、Ubc=97.189V、Uca=103.285V。引起給煤機變頻器跳閘、供油泵跳閘、給水泵稀油站跳閘聯(lián)鎖給水泵保護跳閘、凝結水泵跳閘、除鹽水泵跳閘、工業(yè)水泵跳閘、火檢冷卻風機等設備跳閘，進而造成三臺機組保護動作，全廠失電黑起動。2原因分析“晃電”通常都是瞬間的、短時的。引起”晃電”的原因很多，如電網(wǎng)側的電壓波動、負荷不平衡、雷擊、電力切換等原因，負載側大型設備的起動、線路短路或接地等原因。仔細分析此次事故，跳停的設備主要有兩類：一類是低壓變頻設備，一類是采用普通交流接觸器控制的低壓設備。3抗晃電措施針對不同控制類型的設備采取可不同的防范措施。3.1低壓變頻設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)結組成的。變頻器的電壓檢測元件都設置在直流環(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功能。變頻器的逆變器件為GTR時，一旦失壓或停電，控制電路將停止向驅動電路輸出信號，使驅動電路和GTR全部停止工作，電動機將處于自由制動狀態(tài)。逆變器件為IGBT時，在失壓或停電后，將允許變頻器繼續(xù)工作一個短時間td，若失壓或停電時間to＜td，變頻器將平穩(wěn)過度運行；若失壓或停電時間to＞td，變頻器自我保護停止運行。一般td都在15～25ms，只要電源“晃電”較為強烈，to都在幾秒鐘以上，變頻器自我保護停止運行，使電動機停止運行，所以不同廠家或同一廠家不同型號的變頻保護是不同的。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功能，但前者的保護值是無法修改的，默認值是額定電壓的85%；后者的保護值可以修改，最低可設置為額定電壓的30%。1）類似西門子440這類欠壓保護參數(shù)不具備修改功能的變頻器，可利用變頻器自動再起動功能，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：自動再起動參數(shù)P1210=4（默認值為0，既禁止自動再起動；修改為3，即在主電源消隱或故障后再起動）；自動再起動次數(shù)參數(shù)P1211=3（最大可設置為10）即自動再起動激活后，如果起動失敗，變頻器重試再起動的次數(shù)為3次，這兩項參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場實際情況修改。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，這兩項參數(shù)也是根據(jù)現(xiàn)場實際情況修改。另外可采用實驗的方法來檢驗效果，在變頻器電源進線前端加一臺調壓器（調壓器的功率等相關參數(shù)必須滿足要求）。人調低調壓器的輸出電壓，并用萬用表測量輸出電壓值，觀察能否達到技術要求。3.2普通交流接觸器控制的低壓設備抗晃電措施電磁式交流接觸器在低壓設備控制系統(tǒng)中應用非常廣泛。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際IEC標準規(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”跳閘停機是工作原理所致，可采取的措施主要有：1）利用UPS技術對二次控制部分供電電源進行改造。根據(jù)現(xiàn)場和投入資金，可在低壓配電柜里加裝獨立的小型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．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”再起動控制器、抗“晃電”延時釋放模塊等。以抗“晃電”接觸器為例，闡述其抗“晃電”的工作原理：抗“晃電”接觸器是一個雙線圈結構，電源正常狀態(tài)下，控制模塊處于儲能狀態(tài)，接觸器的起動和停止與常規(guī)接觸器一樣，當有“晃電”發(fā)生時電壓降到接觸器的維持電壓以下時，控制模塊開始工作，以儲能釋放的形式保持接觸器繼續(xù)吸合。當電源電壓恢復后，控制模塊又轉入儲能狀態(tài)。所以，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況加裝或更換具有抗“晃電”功能的接觸器。3）利用電壓檢測和自動化控制技術利用電壓檢測和自動化控制技術，可對納入自動化控制系統(tǒng)里的設備控制邏輯進行修改優(yōu)化，從而實現(xiàn)設備快速自起動。這里需要注意兩點：一要有可靠的檢測設備，如，可以安裝三臺同樣的電壓檢測設備，用三取二的方式來提高檢測數(shù)據(jù)的可靠性；二要有嚴謹控制邏輯，要周全考慮設備運行的各種方式和狀態(tài)，防止不合理的邏輯造成設備的誤起動。4.效果分析通過以上多項抗“晃電”措施的技術改造，自備熱電廠低壓設備的抗“晃電”能力得到了明顯提高，并在實際中得到了驗證。例如：2013年12月26日，某分廠2號光鹵石碼頭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低壓側線電壓：Uab=26.65V，Ubc=22.25V，Uca=28.46V。雖然出現(xiàn)了嚴重的低電壓，但是由于自備熱電廠采取了