防晃电技术在炼化企业中的应用研究

防晃电技术在炼化企业中的应用研究

唐龙庆

（大庆炼化公司黑龙江大庆163411）

摘要：随着炼化企业产量的不断增加，对工艺装置的连续、稳定运行要求越来越高，在众多影响炼化企业电气设备平稳运行的因素中电力系统晃电产生的不良后果最为严重，本文针对现代大型炼化企业电力系统结构特点提出一些防晃电措施，提高供电系统稳定性，保障设备连续运行，实现工艺装置平稳生产。

关键词：防晃电；炼化企业；电力系统

引言

电力系统在运行过程中，由于雷击、短路故障重合闸、企业外部或内部电网故障、大型设备起动等原因造成电压瞬间较大幅度波动或者短时断电又恢复，这种现象称为“晃电”[1]。由于炼化企业生产的连续性和工艺设备的连锁性，重要电气设备因晃电停运将导致整个工艺装置非计划停车[2]，给企业造成巨大的经济损失。因此，防晃电技术的研究应用对提高炼化企业的经济效益具有重大意义。

1炼化企业电力系统概况

电力系统一般是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。从稳定性、安全性及经济性等角度出发，电力系统是炼化企业最核心的组成部分，它相当于人的心脏，一旦电力系统出现故障或波动将导致整个系统崩溃或生产紊乱，造成严重的经济损失和人员伤亡事故，所以认识和掌握炼化企业电力系统的结构特点对电力技术人员至关重要，下面对炼化企业电力系统的基本组成进行详细解析。

1.1炼化企业外部高压供电所

我国规定在交流电压等级中将35kV以上、220kV以下称为高压。高压供电所主要为炼化企业内部中压配电所供电，是整个炼化企业电源的供给部门，对炼化企业电力系统稳定性、电能质量影响最大，由于外部高压供电所失电或波动造成炼化企业发生晃电事故所占比重最大。

1.2炼化企业内部中压配电所

我国规定在交流电压等级中将1kV以上、35kV及以下称为中压。中压配电所主要为炼化企业工艺生产装置中高压电动机、中压配电所内部高压电容器和内部低压配电所供电，是连接上级高压供电所与中压负载、低压配电所的纽带，具有有承上启下的重要意义，是炼化企业电力系统组成的核心部分。

1.3炼化企业内部低压配电所

我国规定在交流电压等级中将1kV及以下称为低压。低压配电所主要为炼化企业工艺生产装置中数量最多、贯穿整个工艺流程的低压负载供电，其中电源回路采用断路器控制方式，电动机回路采用断路器+接触器或者变频器控制方式，一些重要低压电动机在整个化学工艺反应链中具有决定性作用，一旦非正常停运将导致整个工艺生产停滞甚至停产。

2晃电种类及其危害

2.1晃电种类

晃电一般可以分为以下三种类型：

1）电压突降、突升：持续时间为半个周期至1分钟，电压上升或下降至标称电压的110～180%或10～90%。

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：持续时间为半个周期至3s的供电中断（如备自投、重合闸等）。

6kV及以上配有避雷器及消协装置的电力系统，在本身负载平稳、没有发电机组或重负载冲击的情况下，电压闪变一般由外部电网引发。据不完全统计，电压突变和短时断电占炼化企业晃电事故的百分之九十以上。

2.2晃电产生的危害

（1）晃电对高、低压进线柜的危害

晃电产生的电压波动引起变配电所进线开关低电压保护动作，进线开关跳闸，母线失电整段负载停运。

（2）晃电对电力负载的危害

1）工频控制电动机回路：由于工频控制电动机回路在大多数炼化企业中所占的比例较大，而且主要采用接触器控制电机启停，晃电会造成接触器欠压释放，控制回路断开电动机停运。

2）变频控制电动机回路：变频器一般应用在对转速控制精度要求较高的重要电动机回路中，发生晃电将造成变频器欠压保护动作停机。

（3）晃电对核心控制系统的危害

晃电造成安装核心（DCS/PLC）控制系统的计算机自动关机，重启后全部控制设定值变成初始值，引发大规模联锁动作停机事故。

3防晃电措施及其应用

从稳定性的角度分析，电力系统出现晃电事故是无法规避的，只有利用电气

设备的内部特性或添加外部辅助设备才能实现防晃电。防晃电技术的中心思想有两点：1）晃电时采取相应手段，使核心设备不停运；2）晃电结束后采取相应手段，使停运的核心设备再启动。

3.1外部供电系统防晃电措施

（1）多母线供电方式

目前，大多数炼化企业高压变电所采取的是单上级变电所双母线供电方式，为了进一步提高变电所防晃电能力，可以在原有双母线基础上引入其他变电所一条母线，实现双上级变电所三母线供电方式，提高企业电力系统的稳定性。

（2）快切装置投入及母联备自投参数优化

安装快切装置及光线差动装置，使中压配电所具备电源快速切换能力，增强电力系统防晃电能力。根据高压电动机晃电后自启电流值，对母联备自投和快切装置参数调整，实现晃电时快速反应，满足核心电动机自启动容量。

3.2内部供电系统防晃电措施

（1）高压电动机低电压保护参数优化

结合工艺人员将高压电动机按照负载重要性分类，分为核心电动机和非核心电动机两类，将核心电动机低电压时限值设定为大于非核心电动机，在电力系统晃电时间较长时，确保核心电动机自启运行。

（2）低压电动机防晃电措施

1）工频控制电动机回路

①断电延时动作时间继电器

利用时间继电器断电延时断开特性，当发生晃电且晃电时间小于时间继电器设置的延时断开时间，晃电结束后利用时间继电器延时断开触点重启电动机。

②防晃电交流接触器

采用FS等防晃电交流接触器，接通、分断与常规接触器相同，只有在发生晃电时接触器不释放，待晃电结束后重启电动机，达到防晃电的作用。

③防晃电综保

低压电动机综合保护器在炼化企业中应用十分广泛，在此基础上，为了方便实施防晃电改造，可以采用北斗银河BDM100-D+、中电PMC550A等具有防晃电功能的电动机综合保护器，通过设置综保内部的自动再启动（有的也称为欠压重起动）保护参数，包括防晃电时间、再启动延时、最大允许再启动时间、电压恢复值等，在晃电结束后根据晃电时间，实现立即再启动、分批延时再启动和不启动功能。

④工频防晃电模块

防晃电模块是一种专门用于晃电保护的电器设备，通过状态输入接点监测控制回路电源和接触器分合状态，在发生晃电时，并联在接触器启动自保持接点上的再启动接点按照设定的时间保持闭合，并根据晃电时间实现立即再启动、分批延时再启动和不启动功能，与防晃电综保功能类似，不同的是防晃电模块在发生晃电时可以闭锁DCS运行信号，阻止DCS发送连锁停机指令引起事故扩大。

2）变频控制电动机回路

①变频器参数优化

利用变频器本身的防晃电保护，对变频器参数进行重新调整，提高变频器防晃电能力，以西门子MM440变频器为例：

将“动能缓冲”保护投入，当变频器直流侧电压下降时，通过降低电机转速来维持直流母线电压高于欠压动作值，在短时间内保证变频器不会欠压停机。

将“自动再启动”保护投入，当变频器检测低电压跳闸后，电压恢复正常无需手动复位，变频器再次启动，减少启机时间。

②变频器防晃电模块

对变频器加装变频器防晃电模块，动作原理、接线方式与工频防晃电模块大部分相同，不同的是变频器防晃电模块多了一对复位接点，用于发生晃电时对变频器欠压告警进行复位，实现变频器再启动功能。

（3）重要电源防晃电措施

①UPS不间断电源

对核心（DCS/PLC）控制系统加装UPS不间断电源装置，并且将UPS运行模式设置为在线式，在市电出现晃电或中断时，UPS蓄电池从充电状态转为供电，直到市电恢复正常，从根本上提高设备防晃电能力。

②双电源自动切换开关

对一些次要电源负载加装双电源自动切换开关，在主电源（运行电源）出现波动或故障时自动切换到备用电源，保证为负载可靠供电，但由于自动切换开关为机械结构，切换时间为一百毫秒以上，会造成负载短时断电，应用范围较小。

4结束语

本文主要介绍了炼化企业电力系统概况，分析归纳晃电种类及其危害，并针对炼化企业电力系统结构特点，研究制定了防晃电措施，有效遏制了晃电事故造成的危害，但是晃电具有不确定性和复杂性，只有在日后电力系统波动中不断总结分析、调整设备参数、改进控制回路才能制定出完善的防晃电方案，最大程度地减小晃电给企业造成的经济损失，提高炼化企业装置运行的稳定性。

参考文献

[1]刘炎.防晃电措施在化工生产装置中的应用[J].科学管理，2017（08）.

[2]陈琳，严金云.石化企业晃电影响及抗晃电措施[J].电气技术，2012（10）.

[3]张子富.化工企业连续供电方式的实现[J].电气应用，2006（06）.