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铝厂变配电系统晃电治理措施研究
防晃电接触器,抗晃电设备,晃电治理厂家丨郑州泰普科技有限公司   发布时间:2021-07-16   点击次数:170

现如今,在变配电系统中由于短路故障等引起的晃电现象频繁发生,已成为主要的电能质量问题,也是困扰系统正常运行的难题。发生晃电时,接触器、变频器等保护设备将无法正常工作,从而导致电动机停机、生产过程中断、数据丢失、槽罐内料浆堆积,若不能及时恢复,会给企业造成极大的经济损失。本文对低压系统中接触器和变频器晃电时所产生的影响进行了深入技术分析,并提出了接触器防晃电和变频器防晃电两种装置。通过对两种装置的理论分析和研究,得出晃电解决方案,对今后电气设计人员解决晃电问题具有重大的指导意义。

 

1 晃电

1.1 晃电的定义

变配电系统在运行过程中,由于雷击、短路故障、电网电压大幅波动、大型设备起动等原因,会造成电压瞬间较大幅度降低或者短时断电又恢复,这种现象通常称为“晃电”。晃电主要包括以下几种情况:

(1)电压骤降、骤升通常电压上升至标称电压的110%180%或下降至标称电压的10%90%持续时间在0.5 个周波至1 min 之间。

(2)电压闪变。电压波形包络线呈规则的变化或电压幅值一系列的随机变化,一般表现为人眼对电压波动所引起的照明异常而产生的视觉感受。

(3)短时断电。持续时间在0.5 个周波至3 s的供电中断。

 

1.2 晃电的影响

(1)晃电对供电回路控制电器的影响。当电网出现晃电时电动机接触器的电压低于其额定电压的50%且持续时间超过20 ms 接触器将会断开;变频器的电压低于其额定电压的70%且持续时间超过20 ms ,变频器将会被切除。最终导致电机停机、生产过程中断。

(2)晃电对供电回路电机的影响。当电网出现晃电时,由于低电压,会导致电机过流,从而使电机热保护动作跳闸。最终导致电机停机、生产过程中断。

 

2 晃电技术分析

2.1 交流接触器晃电

接触器作为低压配电系统的重要控制开关器件,起到接通或断开带负载的交流主电路和控制电路的作用。在电网出现晃电时,因为电压瞬间的下降,甚至完全失压,低于接触器额定电压的50%持续时间超过20 ms,此时电磁线圈会短暂释放磁吸力,使得接触器主触头断开。

用备自投和快切装置来实现接触器的防晃电在切换速度上也达不到防晃电的目的。现以额定控制电源电压为交流220 V 的接触器为例它的吸合时间一般为1235 ms释放时间一般为420 ms。在晃电时,如果后备电源投入时间不能小于接触器的释放时间,那么即使后备电源已经投入,此时接触器已经释放,导致主回路已经失去电源。备自投和快切装置动作速度加上开关的动作速度都在50500 ms 级别以上,均大于接触器的释放时间。

 

2.2 低压变频器晃电

在氧化铝厂和电解铝厂等连续生产企业中,生产流程中对于电动机调速的要求越来越高,需要配置大量的低压变频器。变频器靠内部IGBT 的开断来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。

但是,变频器给控制领域带来便利化的同时,也带来了各种困扰。低压变频器对电压波动的敏感度非常高。变频器广泛采用交--交的拓扑结构,且具备直流母线欠压保护功能。在电网出现晃电时,若低压变频器的输入电压降低30%,变频器就会通过内部判断直流电压大小,进而触发直流母线欠压保护功能,导致变频器出现非正常停车现象。

 

3 防晃电解决方案

3.1 接触器防晃电

一般常用的是TPM-K防晃电接触器。当晃电发生时,接触器主出头在预先设定好的延时时间范围内保持不脱扣,超出设定的延时时间立即脱扣,正常工作时接触器的启动和停止与常规接触器一样。

动作特性:吸合电压:85%~110%,释放电压:20%~75%


TPM-K系列防晃电交流接触器在电源正常状态下,控制模块处于储能状态,接触器的启动和停止与常规接触器一样,当有晃电发生,使用电压降到接触器的维持电压以下时,控制模块开始工作,以储能释放的形式保持接触器继续吸合。当电源电压恢复后,控制模块又继续转入储能状态。

 

3.2 DC-BANK防晃电

DC-BANK又叫直流不间断电源,目前,广泛应用的交流电动机调速控制的变频器是相当成熟的技术和产品,变频器无论是频率控制型,还是矢量控制型或者是转矩控制型,都具有变频软启动功能,变频器的容量在380V电压等级上,功率范围从2.2~1500KW的产品几乎可以覆盖目前所有应用范围。

一般的变频器都具有过压、失压、和瞬间停电的保护功能。变频器在失压或停电时,逆变元件是IGBT的变频器将允许变频器继续工作一段时间(td),若失压或停电时间to <td,变频器将平稳过渡继续运行,若to > td变频器将保护停机,所以当交流电源变化较大或低电压时间较长时都会造成变频器的运行停止。

目前,常用的变频器都是交--交的电压源型变频器,其中间直流回路是三相交流整流得到的,电压大约在510~620V左右,所以若给变频器提供一路510~620V左右的直流电源就能实现变频器不间断保持运行。基于这个原理我们开发出了一种不间断的电源DC-BANK

 

4 结束语

氧化铝厂和电解铝厂对供电可靠性的要求非常高,由于变配电系统晃电的发生一般都是突发性的,同时也是无法避免的,如何在晃电的情况下尽量避免非计划停车,保证供电系统的安全可靠,是电气设计人员必须考虑的问题,需要引起重视。

 

郑州泰普科技生产的TPM-K防晃电接触器和DC-BANK直流不间断电源,已经与中国石化、葛洲坝集团、中国五矿集团、中国平煤神马集团、大唐电力等大型企业都有广泛合作,拥有纯熟的防晃电治理经验,可以有效解决氧化铝厂和电解铝厂的晃电问题。

 


 
 
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