防“晃電”技術(shù)探討

高巧麗

【摘 要】針對“晃電”的原因、特點，通過對幾種常見防“晃電”裝置的工作原理、響應(yīng)時間、適用范圍的分析，提出如何正確、合理的選擇防“晃電”措施。

【關(guān)鍵詞】“晃電”快速切換裝置；電機分批再起動裝置；電機再起動控制器

0.引言

隨著電網(wǎng)并網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)的日益擴大，電子控制系統(tǒng)和其他敏感設(shè)備的大量運用，變壓器容量增大帶來的配出回路的增多，以及現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中超大容量電機的不斷發(fā)展，致使相鄰回路故障引起的電壓波動幾率大幅增高，電源瞬時失壓即“晃電”的現(xiàn)象也越來越頻繁。

1.“晃電”的危害

在工業(yè)生產(chǎn)中常常會因“晃電”引起許多重要的低壓電機停機的問題。而關(guān)鍵機組停機又會導(dǎo)致大機組、甚至?xí)?dǎo)致整個生產(chǎn)裝置連鎖停機，最終導(dǎo)致連續(xù)生產(chǎn)過程被迫中斷，生產(chǎn)裝置被迫緊急停車，嚴重時還會引起火災(zāi)、爆炸等惡性事故發(fā)生，從而給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。

2.防“晃電”的重要性

為了保證工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性，減少非計劃停車；同時為了節(jié)約搶修時間、檢修費用，實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)安全、長期、高效的生產(chǎn)；更重要的是為了避免次生的損壞設(shè)備、火災(zāi)、爆炸和人身傷亡事故發(fā)生；現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)對供電連續(xù)性的要求越來越高，防“晃電”的重要性亦日趨明顯。

3.防“晃電”裝置

3.1快速切換裝置

目前，市場上推出了諸多品牌的快速切換裝置（簡稱“快切”），其目的是為實現(xiàn)供電電源的不間斷性?？焖偾袚Q裝置可以在供電線路斷電的情況下根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)以最快的速度把用電負荷切換到備用線路上。與以往的備用電源自動轉(zhuǎn)換裝置（即備自投）相比具有切換時間快，操作簡單等特點。

3.1.1快速切換裝置的切換時間

快速切換裝置的切換時間可分為三個部分：從快切裝置起動到發(fā)出命令至斷路器的時間約11ms；斷路器固有分閘時間約為80ms；無電流切換時間約10～20ms；因此從發(fā)現(xiàn)故障到供電電源切換完畢所需時間約為110ms。

3.1.2快速切換裝置的適用范圍

快速切換裝置一般安裝在廠用電中、高壓供電系統(tǒng)中，用于彌補傳統(tǒng)備用電源自動投切裝置的不足，提高了供電電源的可靠性，甚至可以做到供電電源的不間斷。但從切換時間上來看，快速切換裝置只能對大于110ms的“晃電”有一定的預(yù)防作用，而對于失壓時間極短、“一過性”瞬時失壓等特殊情況，快速切換裝置就無能為力了。

3.2電機分批再起動裝置

如上所述，雖然快速切換裝置能夠?qū)崿F(xiàn)故障線路和非故障線路之間的快速切換，切換時間大約只有110ms。但是低壓控制回路中的交流接觸器電保持大致要求是：電壓不小于45%或者是失壓時間不大于60毫秒。

3.2.1分批再起動裝置工作原理

分批再起動裝置一般由工業(yè)控制計算機、A/D轉(zhuǎn)換卡、I/O卡、專用電平轉(zhuǎn)換模塊以及輸出繼電器構(gòu)成。

3.2.2分批再起動裝置響應(yīng)時間

分批再起動裝置響應(yīng)時間可分為兩部分：（1）分批再起動裝置檢測、識別系統(tǒng)電壓波動時間約50ms；（2）裝置發(fā)出分批電動機再起動命令時間約50ms；因此當電網(wǎng)發(fā)生“晃電”時，由于受到微處理器的電壓采集周期時間的局限，首批電機再起動時間大約為100ms。

3.2.3分批再起動裝置適用范圍

從以上分析來看，分批再起動裝置允許電源發(fā)生“晃電”，只不過分批再起動裝置是對電源發(fā)生“晃電”后的一種補救措施。

3.3電動機再起動控制器

隨著電力電子技術(shù)的大力發(fā)展，目前在市場上又推出了另外一種抗“晃電”電子設(shè)備—電動機再起動控制器。

3.3.1電動機再起動控制器工作原理

電動機再起動控制器是采用一種繼電電子一體化的方式，將常規(guī)電磁繼電器與微型電子技術(shù)融為一體，并內(nèi)置有超級電容作為電動機再起動控制器的后備電源，實現(xiàn)對交流接觸器的控制。

3.3.2電動機再起動控制器的響應(yīng)時間

電動機再起動控制器采用先進的轉(zhuǎn)頻率電勢比較箝位技術(shù)，對瞬間失壓的響應(yīng)時間不足40ms。如此短的響應(yīng)時間正好滿足了交流接觸器固有的自保持時間要求。

3.3.3電動機再起動控制器的適用范圍

從電動機再起動控制器的工作原理和響應(yīng)時間上分析來看，它既可針對40-200ms左右的低電壓、瞬時失壓、欠壓、電壓凹陷、電壓暫降或“晃電”等極短電源瞬時故障，也可針對因電源備自投或重合閘等投切時引起的稍長電源瞬時故障。

3.4永磁式交流接觸器

低壓交流接觸器固有的特性：電壓小于45%或者是失壓時間大于60毫秒時接觸器釋放，其觸點不再自保持。那么，我們是否可以改變接觸器這種固有特點使電源發(fā)生低電壓時接觸器根據(jù)需要釋放或延時釋放？答案是肯定的，而永磁式交流接觸器則是一種典型的代表。

3.4.1永磁式交流接觸器的工作原理

永磁式交流接觸器是以永磁式驅(qū)動機構(gòu)取代了傳統(tǒng)的電磁鐵驅(qū)動機構(gòu)而形成的一種新型微功耗接觸器，其工作原理就是利用磁極的同性相斥、異性相吸的原理。

3.4.2永磁式交流接觸器的工作方式

跌電延時：在控制電壓突然跌落到非正常工作電壓時，欠壓信號傳輸?shù)接来沤佑|器的控制電路中，控制系統(tǒng)對信號立即做出分析，判斷控制電壓是否跌至設(shè)定值，是需要延時還是常規(guī)工作。需要延時時，接觸器在設(shè)定的延時時間內(nèi)處于保持狀態(tài)，超過設(shè)定的延時時間接觸器立刻斷開。

3.4.3永磁式交流接觸器的適用范圍

永磁式交流接觸器克服了常規(guī)交流接觸器的不足，而且能夠應(yīng)付各種電壓降落問題，其本身也具有節(jié)能、無噪音、無溫升等顯著優(yōu)點。

3.5動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器

隨著供電電網(wǎng)的日益擴大，供電系統(tǒng)的短路容量也越來越大，考慮從一次系統(tǒng)直接對負載端電壓的降落進行短時間補償，在技術(shù)上完全可以實現(xiàn)。動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器就是一種從供電電網(wǎng)中獲取能量從而對電壓下降的負載進行電壓補償?shù)姆馈盎坞姟毖b置。

3.5.1動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器的工作原理

動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器主要由IGBT電壓源逆變器、IGBT整流器、故障保險旁路、串聯(lián)在供電線路和負載之間的注入變壓器以及數(shù)字話控制模塊組成。

3.5.2動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器的切換時間和維持時間

動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器的切換時間可分為兩部分：（1）當發(fā)生“晃電”時，動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器檢測到電壓異常的響應(yīng)時間極短，一般不大于0.5ms；（2）從檢測到電壓異常到切換完成時間不大于10ms。（對于電壓暫升，動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器完成切換時間約為250ms）。

動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器的維持時間：當電壓下降至額定電壓的50%，負載端電壓要求不低于90%時，電壓調(diào)節(jié)器能維持10s左右；當電壓下降至額定電壓的60%，負載端電壓要求不低于100%時，電壓調(diào)節(jié)器能維持30s左右。

3.5.3動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器的適用范圍

動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器是安裝在一次供電系統(tǒng)的防“晃電”裝置，因此無論是從占地面積和投資上來說都是其他防“晃電”裝置不能相比的。而且動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器只能對電壓暫降和暫升起到一定的補償、穩(wěn)壓作用，對于供電系統(tǒng)短時間的斷電（即電壓降落至0時）就無能為力了。

4.結(jié)論

通過以上種種防“晃電”技術(shù)分析來看，要想完全避免“晃電”是完全不可能的，只能說通過一系列措施盡可能減少“晃電”的次數(shù)?？傊瑸榱颂岣吖╇婋娔苜|(zhì)量，用戶可以根據(jù)自身生產(chǎn)裝置的特點、被保護對象的重要性、以及保護范圍，在節(jié)約投資成本的基礎(chǔ)上選擇多種防“晃電”裝置，并相互配合，以達到最有效的防“晃電”功能。