供电网络“晃电”对天然气净化装置安全运行影响分析及解决措施

供电网络“晃电”对天然气净化装置安全运行影响 分析及解决措施

彭勇

西南油气田分公司 川西北气矿 四川 绵阳 621700

【摘要】：目前正是气矿快速上产，实现“4251”高质量发展目标拼搏奋斗的关键时期，随着剑阁天然气净化厂和苍溪天然气净化一厂的陆续投产，作为川西北气矿重要产区的天然气净化处理装置，供电的可靠性显得尤为重要。

【关键词】：供电网络“晃电”；天然气净化装置；安全运行；影响分析及；解决措施

剑阁天然气净化厂为35KV双回电源供电，经两台主变（2500KVA)变压为10KV，再由10KV配电室出线经两台10KV/0.4KV变压器变压后为厂区的两个低压配电室供电，35KV和10KV侧变压器及低压配电室运行均采取分列运行的方式，其中，10KV侧设置了电源快速切换装置。一次供电主接线示意图（图一）。

苍溪天然气净化一厂为35KV单电源，采用箱式变电站供电，变压器为1250KVA，直接由35KV变0.4KV，一次供电主接线示意图（图二）。

为了提高供电的可靠性，两个净化厂供电线路在建设之初就采取高标准设计，35KV线路绝缘等级提高一个等级，并且全线架设避雷线，有效降低了线路雷击的风险，并且净化装置的重要负荷溶液泵、回收风机等加装了瞬停重启装置，对保障净化装置的连续生产，起到了一定的作用。但从整个九龙山地区地方供电网络来看，仍处于高山多林多风地带，易遭受雷击及其它因素影响，整个供电网络运行可靠性并不高，两个净化厂时有发生因地方供电网络电压闪络(晃电）造成装置停产的事件发生，怎样消除地方供电网络电压闪络（晃电）对净化厂连续生产的影响，成为我们急需解决的问题。

1. 成因分析

供电网络“晃电”，主要是因供配电网络出现短路、雷电冲击、极端负荷变化、重载启动、供电网络中的非正常投切操作等造成电网电压短时大幅度波动，发生电压暂降的现象。可能引起化工生产企业的中压电机低电压保护动作跳闸、低压配电室进线开关欠压脱扣跳闸、用电设备的交流接触器或继电器断开等，机泵停机造成生产装置停产。其电压暂降的幅度和延续的时间长短与地方电网出现的故障性质和继电保护配置可靠性、灵敏性和速动性有关，一般35KV配电网络快速保护动作时间为0.5~0.7秒（含保护装置反应及机构动作时间），110KV高压网络约为0.15~0.3秒，500KV及以上超高压电网约为0.1~0.12秒，由于没有地方电网继电保护配置具体参数，在这里就不作过多阐述。

目前剑阁天然气净化厂和苍溪天然气净化一厂的抗“晃电”措施是在关键设备溶液泵和回收风机软启动装置上加装了瞬停重启装置，就是当“晃电”发生造成交流接触器断开时，在设定时间内让设备重启一次，尽可能避免关键设备持续停机造成净化生产停产，但这并不能完全保证供电网络“晃电”时净化装置的安全生产运行，原因有三：

其一，该方式在发生“晃电”时，实际上已经造成机泵短时停机，机泵设备处于惯性减速状态，并不能真正保证机泵的不断电连续运行，且当电压恢复时间过长，超过延时重启动时间时，是不允许设备重启的，因此仍然存在净化装置DCS系统、PLC及相关仪表的连锁动作，造成净化装置停产的风险。

其二，在发生“晃电”时，除了加装了再重启装置溶液泵、回收风机外，还有循环水泵、空压机及其它一些辅助机泵等都会发生大面积停机，如果恢复操作处置不及时，也会诱发系统连锁动作，造成停产。

其三，如果让所有机泵都加装再重启装置，那么在同一时间启动时，势必又会造成对电网的冲击电流过大，极有可能使上级开关继电保护动作跳闸，造成全厂停电停产。具体冲击电流有多大，是否会造成上级开关继电保护动作跳闸，这要深入现场了解机泵设备的特性参数和供电上一级继电保护参数配置情况，经过认真验算后才能确定。

也许有人会提出在交流接触器控制回路上加装延时脱扣装置的方法来躲过电网“晃电”发生时段以确保机泵不停机，目前国内一些厂家也有相关产品，但该方法的缺陷是当晃电发生时三相电压严重不平衡且电压下降，会使电机转速降低，转差率增大，从而引起定子电流增大，如果让机泵继续带负载运行，势必缩短电机使用寿命；如果电压下降过多，使电机最大转矩小于负载转矩时，则会发生电机停转事故；如果电压恢复时间过长，也有可能出现电机缺相或过载保护动作跳闸，造成停机。

二、解决措施

随着电子科学技术的不断进步和大功率IGBT功率半导体生产技术以及电力检测技术的逐步成熟，近年来国内外一些新技术在保障工业生产安全用电中得到推广和应用，其中，电压暂降调整器（DVR）就是德国MR公司开发出专门对抗电网“晃电”，确保生产连续性的专业设备，现已成功应用到对电源稳定性要求较高的一些芯片制造、化工等生产企业。

DVR是一种安装在负载电源侧，通过在线电力参数检测，当检测到电网发生“晃电”时，快速在140微秒内启动，利用电网“晃电”时的电网残压或非故障相电压，经过整流和逆变电路转换，即：交流-直流-交流转换，经内部电压补偿值计算，输出补偿电压再通过耦合变压器实现负载端电压稳定输出，在检测电网电压恢复正常后，DVR自动退出，从而保证负载端设备可靠运行的专用电力设备。

DVR内部原理示意图

DVR采用模块化设计，即可安装在供电变压器和负载之间，对整个天然气净化生产装置进行保护，也可以安装在单台负载设备电源侧，用于单台设备保护；它不但能对三相电压暂降至30%情况进行电压校正，也能对电网过电压至20%的情况进行电压校正，最长能保证30秒的稳定电压输出，以确保生产的连续性。并且，在加装DVR后，供电系统的短路容量几乎不变，系统中相关保护定值计算和断路器的选型也不受影响。

剑阁天然气净化厂和苍溪天然气净化一厂的用电设备均在低压侧，没有中压用电设备，大部分机泵设备都采用交流接触器控制，交流接触器的脱扣反应时间大约为100-150 毫秒，而当电网发生“晃电”时，DVR电压校正的全响应时间在半个周波之内,也就是10毫秒内，响应时间极快，能有效消除地方供电网络电压闪络（晃电）对净化厂连续生产的影响，减少天然气净化厂非计划停产次数。

结束语：

目前电压暂降调整器（DVR）是抗电网“晃电”最有效的措施，它避免了其他方法存在的缺陷，故作为新技术推广应用，建议进一步作可行性论证后在西南油气田天然气净化厂试用。

参考文献：

[1]企业电网晃电的原因及对策分析[J]. 张淼.  化工管理. 2015(05)

[2]晃电故障下交流接触器的工作特性分析[J]. 林抒毅,许志红.  中国电机工程学报. 2011(24)