探讨化工企业应对供电系统电压闪变的可行方案

　　摘要：化工企业对供电质量要求较高，短时的停电或电压明显变化均会使生产系统受到不同程度的影响。在电源、设备、控制、日常管理等多方面综合考虑，合理使用新型控制元件，科学管理，将有效弥补传统设计中的漏洞，提高化工企业对供电系统电压闪变的适应能力，减轻因闪变而造成的经济损失。
　　关键词：闪变原因及危害,电源环节,控制环节，日常管理
　　一、引言
　　局域电网难免会因为外部或内部故障而引起电压的急剧变化，对于化工企业供电系统而言，同样如此。因供电系统电压闪变而造成的设备停运或局部停车实例不在少数，有的还使生产工况严重恶化导致主设备或主装置损坏，甚至导致有毒有害介质的泄露，给企业造成严重损失。
　　化工生产环节经常涉及到高温、高压、有毒有害、易燃易爆、腐蚀性等危险因素，对系统的本质安全要求较高，供电管理人员除了有如履薄冰的危险防范意识，更应提高在电源设计、控制环节、日常管理等方面的风险识别能力，及时改进，以降低风险。
　　探讨化工企业应对供电系统电压闪变的可行方案，对增强化工生产系统的稳定性有重要借鉴意义。
　　二、电压闪变的原因及后果
　　1、电压闪变的原因
　　1.1电网某处遭雷电波入侵
　　1.2上级电网某回路故障发生及被切除
　　1.3上级电网突然失去主要电源
　　化工企业一般都处于电网末端或小电源（企业内部的小容量发电机组）侧。上级电网的故障或较大负荷投切，都可能引起内部电压急剧变化。
　　1.4电源回路自动重合闸或备自投装置动作
　　1.5企业内部电气设备绝缘故障
　　1.6企业内部发电机失磁或励磁绕组故障
　　1.7企业内部大容量电机的投切
　　1.8企业内部大容量冲击负荷的投切
　　大容量电弧炉、短路试验等负荷均可能引起电压陡变。
　　2、电压闪变对化工企业通常造成如下后果
　　2.1对电压较敏感的原件保护动作导致设备停运
　　电压陡变极易使变频器保护动作停运，容易使接触器线圈无法保持而释放，这些都将导致其驱动的生产设备停运。
　　2.2局部停车
　　化工生产系统设备关联性较强，单台设备停运可能引发联锁动作，导致局部停车。
　　2.3通讯系统故障
　　对雷电波的防范是系统性工作，因防范措施不完善导致通讯设备遭雷击损坏的实例较多。工业交换机之类的通讯设备若故障，可能导致电话系统、生产系统监控信息等环节无法正常使用，使指挥和调度系统受到损失。
　　2.4设备损坏
　　对电压敏感的设备如变频器、高频电源功率元件等若因闪变损坏，将需要较长时间的排查和维修，对恢复生产造成不利影响。
　　2.5非正常停车所造成的次生事故，导致事故扩大化。
　　三、综合分析
　　通过对电压闪变的原因分析，企业可以在电源设计、控制环节及日常管理三方面着手，来提高对电压适应性和降低内部电气故障概率。
　　1、电源环节
　　1.1电源设计应充分考虑负荷等级
　　以一类负荷中的特别重要负荷为例，应采用独立的双电源供电，且应有应急电源。盲目节省用电投资将电源可靠性的做法，最终可能会从安全、经济、政治上承受较大风险。容量较小而特别重要的负荷，可以考虑安装UPS装置。
　　1.2在评估后，有条件实现自动重合闸和备自投的，宜纳入设计。
　　1.3故障风险高或对电压质量要求苛刻的负荷，在规划时其电源应独立设计，避免同较高等级负荷电源发生紧密电气联系。
　　以施工项目用电为例，由于施工环境经常变化，其故障率较高。因施工线路故障而导致化工企业10kV或6kV厂用电母线电压波动而停车的实例挺多，对此类负荷，应单独考虑临时电源，不能同特别重要负荷共用电源。
　　由于变频器对电压反应灵敏，在选用时应慎用，对于联锁复杂的必要时可以结合现场条件由机械调速系统来代替。
　　1.4配电变压器应考虑对谐波等异常情况的适应性
　　采用Dyn11接线组别比采用Yyn0接线组别，在带不平衡负载能力、谐波抑制、对高压侧电网的污染及降低雷击损伤等多方面均有明显优势。
　　1.5负荷侧的电源方案应与电源特点相适应
　　在中性点不直接接地系统，若采用中压变频器或其他成套功率元件，应适应高压侧发生单相接地等故障时中性点电压偏移的情况，避免电容器组损毁或开关器件故障，必要时采用隔离变压器。
　　2、控制环节
　　2.1对于有发电机、同步电动机等无功容量储备的企业，应充分利用发电机和同步电动机的强励功能，对母线电压起到支撑作用。
　　2.2有发电机且具备孤网运行条件的企业，应设置解列点，在气候和气象条件恶劣时可以控制负荷维持平衡，在系统电压或频率明显异常时与系统解列实现孤网运行。
　　2.3对较长距离的接触器回路应充分考虑接触器吸合时的电压降，必要时经中间继电器将信号隔离，避免出现接触器抖动。
　　2.4特别关键的低压配电室，其控制电源可以考虑由UPS装置来供电，配套低压综合保护器的欠电流保护功能，防止系统晃电和设备来电自启动。
　　2.5对于低压控制回路可增加再启动控制器、防晃电接触器等元件，以提高对母线电压瞬时波动和短时失电的适应性。对于设备较多，总负荷容量较大的企业，可以选用再启动控制器实现抗晃电和分批启动管理。
　　2.6对于启用电压保护的设备，信号回路应采用屏蔽电缆，在保护侧接地。
　　2.7在高压母线上安装避雷器和电容器组，在低压母线或重要通讯设施电源侧按规定加装浪涌保护器，对雷电波、电磁脉冲进行防护。
　　3、日常管理
　　3.1加强用电管理，避免将高风险负荷接入属于一级负荷的生产用电系统。
　　3.2加强设备定期切换和绝缘检测。
　　3.3不断优化操作规程，提高人员操作水平，减少误操作和提高紧急处理能力。
　　3.4对于工况恶劣的用电设备加装绝缘监测装置，关注绝缘情况进行关注。
　　3.5对新项目加强施工管理，避免对电力线缆或设备造成损伤。
　　3.6对于改造项目加强风险评估，对电源条件、防雷条件、信号屏蔽、控制方案等全面审核。
　　3.7根据设备运行数据和检修报告，对设备进行劣化分析，必要时采取更换或缩短检修周期的措施。
　　四、结论
　　供电系统电压闪变是很难避免的，通过优化供电设计和采用合适控制元件以及加强科学管理，将明显改善抗电压闪变能力。根据供电系统特点，通过跟踪新控制技术和新控制设备的应用情况，结合化工企业供电现状，本文较系统的进行了初步探讨。研究电压闪变的原因和探讨可行性方案对提高化工供电系统的可靠性有重要借鉴意义。
　　参考文献
　　【1】《供配电系统设计规范》GB50052-2009
　　【2】赵智大《高电压技术》中国电力出版社
　　【3】何宏张宝峰《电磁兼容与电磁干扰》国防工业出版社
　　【4】产品说明书：<<PowerFlex7000中压交流变频器（空冷式）>>

《探讨化工企业应对供电系统电压闪变的可行方案》

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