380V低压电动机“晃电”问题的现状及研究

2022-09-10

在工农业生产过程中, 经常会遇到因雷电、同一系统中大容量电器设备的启动、备用电源的自动投入等原因使电网出现瞬间失压或短暂停电 (“晃电”[1]或“电压波动”[2]) , 正在运行的电器设备的控制接触器因失压保护动作而释放, 致使被控电器设备停止运行。这对于冶金、化工、医疗等需要连续运行的企业或行业, 将会造成生产波动, 操作混乱, 甚至引发火灾、爆炸等事故, 给人们的生命财产造成严重损失。“晃电”对银行、实验室等一些要求较高的设备、仪器等危害更大, 它将造成检测数据误差大, 影响正常生产和工作。

采用何种措施减少晃电带来的危害, 把它引起的损失减为最小;怎样在晃电结束后保证电机不停, 或者电机停运后又能快速自启动, 使得生产过程不中断, 装置不停车, 这是值得探讨研究的问题。要想减少晃电对生产生活造成影响, 首先应该了解晃电及其发生过程。通常情况下, 晃电发生的主要过程分以下几步。

如图1所示, 晃电发生前电压处于220V额定状态, 在t 1时刻电压跌落至电压跌落下限U F, 我们认为晃电开始发生。在t 2时刻, 电压恢复至U H, 晃电过程结束。在此之间, (t 2-t 1) 被称为晃电时间。接触器由于失压分闸, 使电机停止运行。

1 电动机抗晃电措施的现状及分析

从晃电造成电机停机的原因来看, 是接触器的失压分闸, 要解决这个问题, 有两种途径: (1) 接触器失压后不分闸。 (2) 电压恢复后, 给接触器一个合闸信号, 使电机起动。对应以上两种途径, 目前在现场使用得较多措施的有:抗晃电接触器、再起动柜、综保带再起动功能。

1.1 抗晃电接触器

(1) 普通接触器改为闭锁接触器:需要把分闸线圈和合闸线圈分开, 利用机械的手段使接触器的线圈在吸合后闭锁, 晃电时接触器不能释放。如需分闸, 要另外加电源。使用本方法作为抗晃电措施时, 要对控制回路进行比较大的改造, 如果分闸电源一起失电, 将无法进行手动分闸。当停电后, 因为锁扣接触器不能跳开, 实际电机已停转, 而给出的状态信号却表明电机还在运行, 这样就会发生误判断。因此此方法只能用在电气不参与联锁的回路中, 而且对停机后不允许自启动的电机不能采用本方法。 (2) 二次回路加R-C储能元件:这种方法是利用R-C元件储能, 使接触器能够在短时间晃电的情况下由R-C提供能量继续保持吸合。但由于接触器容量大小不一, 所配的阻容元件也要相应调整, 很难做到与晃电的时间保持一致, 而且电容的容量随使用时间也会有所下降, 接触器释放的时间也相应改变, 所以必须定期维修更换。

1.2 再起动柜

(1) 再起动装置应具有的技术指标: (1) 能准确判别电网晃电前电动机的运行状态; (2) 低电压设定值可调, 对晃电的最小响应时间应小于6 0 m s, 断电保护时间可设定, 电源停电时间超过保护设定值应不再起动; (3) 电网恢复电压设定值可调; (2) 再起动柜的分析:再起动柜工作原理是:在电网失压发生瞬间, 计算机立即将各被控电机的运行状态和失压发生时间进行存贮, 同时一方面进行计时, 另一方面不断检测电网电压是否恢复, 若失压时间已过设定值而电网尚未正常则判为电网故障, 退出自起动过程并报警, 若在设定时间内电压恢复, 这时每台电机自起动按预设的顺序进行。

2 再起动装置的工作原理

如图2所示, K M 1为电动机的控制节点, K M 2为接触器KM的辅助节点, 正常工作状态下, 由于KM带电, KM1、KM2都是闭合的, 电机正常运行。当晃电发生, 接触器KM失压, KM1、KM2断开, 电机就停止运行, 但由于惯性, 电机要经过一定的时间才会完全停止。再起动装置就是在判断符合重启动的条件后, 发出一个重合闸信号, 使K M带电, 使电机起动。

2.1 再起动的基本原则:

为了保证设备及人身安全, 电动机自动再启动必须遵守两项基本原则: (1) 所有的再启动措施只在晃电发生后的短时间 (一般为小于25s, 即t1-t2<25S) 内起作用。在这段时间内, 电动机等待线路重合闸, 或者备用电源自动投入, 或者电压恢复正常。如果超过这个时间段, 断电已成定局, 再启动措施应自动解除, 生产也只能无可挽回地停下来, 这样可以避免下次人工恢复供电后电动机的盲目自动再启动。 (2) 电动机在人为的手动停车或事故跳闸停车的情况下, 不应自动再启动。

2.2 重启动的条件

晃电发生前, 电机正常运行。晃电开始发生后 (图一中的t 1时刻) , 再起动装置就将各被控电机的运行状态和晃电发生时间进行存贮, 并开始计时, 另一方面不断检测电网电压。如果在预先设定的晃电时间内电压还没有恢复到正常值, 则认为电网出现故障, 电机停机已无法避免, 取消重启动。在晃电时间内电压恢复到正常值 (图一中的t2时刻) , 则开始重启动合闸延时。延时时间到后, 同样要检测电网电压, 符合正常范围, 就立即发出重合闸信号。