安科瑞ARD-KHD-S03抗晃電裝置：功能與工作原理詳解

0 前言

“晃電"指的是電網(wǎng)因雷擊、對(duì)地短路、重合閘、設(shè)備起動(dòng)、發(fā)電廠故障及其他原因造成電網(wǎng)電壓短時(shí)失壓、電網(wǎng)電壓短時(shí)大幅度波動(dòng)、短時(shí)斷電數(shù)秒等的電能質(zhì)量事件。化工企業(yè)對(duì)系統(tǒng)供電可靠性的要求較高，一旦出現(xiàn)供電系統(tǒng)晃電，會(huì)引起保護(hù)設(shè)備欠壓誤保護(hù)、生產(chǎn)設(shè)備意外停機(jī)，致使生產(chǎn)線癱瘓、事故擴(kuò)大，導(dǎo)致非常大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至對(duì)操作人員的安全構(gòu)成威脅。

（1）UPS抗晃電系統(tǒng)

控制系統(tǒng)如DCS，PLC 等工作電源由UPS電源接入，實(shí)現(xiàn)抗晃電的目的。在電網(wǎng)電壓工作正常時(shí)，給負(fù)載供電，同時(shí)給儲(chǔ)能電池充電。當(dāng)市電欠壓或突然掉電時(shí)，UPS電源開(kāi)始工作，由儲(chǔ)能電池給負(fù)載供電。

系統(tǒng)發(fā)生晃電時(shí)，接觸器的線圈依靠UPS供電正常工作，保持主觸頭的吸合，避免晃電造成電機(jī)停機(jī)。當(dāng)母線失電超過(guò)一定的時(shí)間后，根據(jù)二次控制部分設(shè)定的時(shí)間斷開(kāi)輸出，避免電壓回復(fù)后事故的發(fā)生。

（2）DC-BANK 抗晃電系統(tǒng)

應(yīng)對(duì)變頻器抗晃電有如下方法：

方法1：取消變頻器低壓保護(hù)設(shè)置，設(shè)置快速重起動(dòng)，缺點(diǎn)是關(guān)鍵電機(jī)的停止、重起會(huì)影響生產(chǎn)的連續(xù)性和造成次品增加，另外低壓往往會(huì)表現(xiàn)為變頻器的過(guò)流保護(hù)，而取消過(guò)流保護(hù)會(huì)增加變頻器本身?yè)p壞隱患，這種方式在連續(xù)性生產(chǎn)要求較高的石化企業(yè)很少使用。

方法2： DC-BANK系統(tǒng)，DC-BANK系統(tǒng)主要應(yīng)用于變頻電機(jī)和PLC/DCS 供電系統(tǒng)。電網(wǎng)正常時(shí)變頻器由交流母線供電，DC-BANK 系統(tǒng)處于熱備狀態(tài)。電網(wǎng)晃電或備自投切換時(shí)，電網(wǎng)電壓下降，轉(zhuǎn)換成由DC-BANK 向變頻器的直流母線供電，變頻器保持正常工作。

（3）電動(dòng)機(jī)的抗晃電措施

交流接觸器廣泛使用于低壓電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，晃電發(fā)生后接觸器斷開(kāi)，會(huì)使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

電動(dòng)機(jī)抗晃電主要為接觸器抗晃電，交流接觸器的抗晃電方法：

方法1：采用抗晃電接觸器，具有延時(shí)釋放/避開(kāi)彈跳區(qū)的接觸器被稱為抗晃電接觸器，晃電出現(xiàn)時(shí)接觸器不立即釋放,也不工作在臨界彈跳區(qū)，其控制線路安裝接線如圖6所示。

方法2：原有的交流接觸器上增加延時(shí)模塊。

方法3：加裝再起動(dòng)控制器。

方法4：使用帶有抗晃電功能的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器具有過(guò)載、斷相、不平衡、堵轉(zhuǎn)、阻塞、起動(dòng)超時(shí)、過(guò)壓、欠壓、接地、漏電等保護(hù)功能；具有電流測(cè)量、電壓測(cè)量、頻率測(cè)量、功率測(cè)量等測(cè)量功能；具有起動(dòng)控制、抗晃電功能、失壓重起等控制功能；具有DC 4-20mA變送輸出，MODBUS、PROFIBUS通訊功能，可以提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度，減少設(shè)備投資。

工作原理如下：“95、96"接點(diǎn)作為保護(hù)接點(diǎn)，保護(hù)器上電后處于常閉狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障或輔助電源斷電后變?yōu)槌ｉ_(kāi)狀態(tài)?！?、8"接點(diǎn)同起動(dòng)按鈕SB2并聯(lián)，出現(xiàn)晃電后“7、8"吸合維持控制回路處于起動(dòng)狀態(tài)，電壓瞬間后可執(zhí)行重起功能。

工作原因如下：“95、96"接點(diǎn)同圖9中功能描述?！?、8"接點(diǎn)為起動(dòng)控制繼電器，保護(hù)器接收到“SB1"發(fā)出點(diǎn)動(dòng)起動(dòng)信號(hào)，“7、8"吸合并自保持，接觸器KM線圈得電接通電機(jī)主回路。保護(hù)器接收到“SB2"發(fā)出點(diǎn)動(dòng)停止信號(hào)，“7、8"輸出斷開(kāi)，接觸器KM線圈失電，斷開(kāi)電機(jī)主回路。發(fā)生晃電后，線圈KM失電電機(jī)主回路被切斷，保護(hù)器根據(jù)晃電時(shí)間長(zhǎng)短自動(dòng)選擇執(zhí)行“立即重起動(dòng)"，“分批延時(shí)自起動(dòng)"或“禁止起動(dòng)"。

電動(dòng)機(jī)保護(hù)器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB/T 10736）中對(duì)抗晃電（失壓重起）功能描述要求：“具有欠電壓（失壓）重起動(dòng)保護(hù)功能的保護(hù)器，因主電路欠電壓故障或失壓停車，若在“立即重起動(dòng)時(shí)間"內(nèi)電壓恢復(fù)至正常（允許重起動(dòng)設(shè)定值以上）時(shí)，保護(hù)器可使電動(dòng)機(jī)立即恢復(fù)至電動(dòng)機(jī)停車前的運(yùn)行狀態(tài)（不經(jīng)過(guò)起動(dòng)延時(shí)、降壓等過(guò)程）；若超過(guò)“立即重起動(dòng)失壓時(shí)間"而在“延時(shí)重起動(dòng)延時(shí)時(shí)間"設(shè)定時(shí)間內(nèi)，電壓恢復(fù)至欠電壓（失壓）重起動(dòng)設(shè)定值以上，則電動(dòng)機(jī)按“延時(shí)重起動(dòng)延時(shí)時(shí)間"延時(shí)起動(dòng)（與正常起動(dòng)的過(guò)程相同），延時(shí)時(shí)間允許誤差為±10%；若超過(guò)“延時(shí)重起動(dòng)延時(shí)時(shí)間"后電壓恢復(fù)，則電動(dòng)機(jī)不再自動(dòng)重起動(dòng)?；謴?fù)電壓值誤差不大于±10%。"

2 電動(dòng)機(jī)保護(hù)器抗晃電

以安科瑞ARD系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)為例，介紹電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的抗晃電功能的工作原理。為實(shí)現(xiàn)抗晃電功能，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器需帶有抗晃電模塊，將交流電輸入接在抗晃電模塊的輸入端，抗晃電模塊的輸出接到電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的輔助電源輸入端，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的電壓測(cè)量信號(hào)取自接觸器上級(jí)，防止晃電時(shí)接觸器脫開(kāi)，無(wú)法測(cè)得恢復(fù)電壓。線路正常供電時(shí)抗晃電模塊的內(nèi)部?jī)?chǔ)能裝置處于儲(chǔ)能狀態(tài)，晃電期間由抗晃電模塊儲(chǔ)能設(shè)備向電動(dòng)機(jī)保護(hù)器供電，維持電動(dòng)機(jī)保護(hù)器正常工作。當(dāng)系統(tǒng)電壓恢復(fù)到“重起動(dòng)電壓"后，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器對(duì)晃電持續(xù)時(shí)間進(jìn)行判斷，時(shí)間小于“立即重起動(dòng)失電時(shí)間"立即吸合“輸出繼電器7、8"起動(dòng)電動(dòng)機(jī)；晃電時(shí)間長(zhǎng)于“立即重起動(dòng)失電時(shí)間"，而小于“允許失電時(shí)間"，執(zhí)行延時(shí)重起動(dòng)；晃電時(shí)間長(zhǎng)于“允許失電時(shí)間"，不執(zhí)行起動(dòng)。

采用電動(dòng)機(jī)保護(hù)器可以實(shí)現(xiàn)晃電立即重起動(dòng)、失壓延時(shí)重起動(dòng)、失壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)閉鎖起動(dòng)，并且?guī)в羞^(guò)載、斷相、堵轉(zhuǎn)、阻塞、過(guò)壓、欠功率等全面的保護(hù)功能，可以確保電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，并減少系統(tǒng)投資，在化工行業(yè)使用具有實(shí)際意義。

方案1：帶抗晃電功能的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

針對(duì)需要綜合測(cè)量、保護(hù)的電動(dòng)機(jī)回路，可選擇帶抗晃電功能的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，功能代號(hào)“SU"。

ARD2F(II)、ARD2M、ARD3M保護(hù)器在實(shí)現(xiàn)電參量測(cè)量、保護(hù)、控制及通訊組網(wǎng)的同時(shí)，通過(guò)內(nèi)置電容，在晃電發(fā)生時(shí)為保護(hù)器持續(xù)供電。保護(hù)器繼電器輸出可維持一段時(shí)間（0.0-10.0s可調(diào)）后釋放，期間電壓恢復(fù)，接觸器自動(dòng)吸合，否則進(jìn)入再起動(dòng)階段，在預(yù)設(shè)的允許時(shí)間內(nèi)電壓恢復(fù)，起動(dòng)繼電器延時(shí)閉合，使接觸器重新吸合實(shí)現(xiàn)電機(jī)再起動(dòng)。

典型二次接線圖

產(chǎn)品圖片

ARD2F(II)低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

ARD2M一體式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

ARD3M電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

方案二：ARD-KHD-S03A抗晃電裝置

針對(duì)僅需要實(shí)現(xiàn)抗晃電保護(hù)或者已經(jīng)安裝無(wú)抗晃電功能的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的回路，可選ARD-KHD-S03系列抗晃電裝置。

ARD-KHD-S03A具備“晃電保持+再起動(dòng)"功能，發(fā)生晃電時(shí)裝置持續(xù)為接觸器線圈供電，維持其持續(xù)吸合，在此期間電壓恢復(fù)，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行；超出保持時(shí)間后，接觸器釋放，進(jìn)入“再起動(dòng)"階段，電壓在設(shè)置時(shí)間內(nèi)恢復(fù)則裝置輸出再起動(dòng)信號(hào)，使接觸器重新吸合，實(shí)現(xiàn)再起動(dòng)。

裝置具備節(jié)能輸出模式，減少控制回路功耗，降低噪音。

典型二次接線圖

產(chǎn)品圖片

ARD-KHD-S03A抗晃電裝置

帶抗晃電功能的電動(dòng)機(jī)保護(hù)和ARD-KHD-S03A抗晃電裝置都能抵御晃電造成的設(shè)備停車停產(chǎn)，各具優(yōu)勢(shì)，且相對(duì)于源頭治理，成本更低，針對(duì)性更強(qiáng)，是企業(yè)治理抗晃電問(wèn)題，保障生產(chǎn)連續(xù)性的理想選擇。

3 變頻器抗晃電

變頻回路發(fā)生晃電時(shí)，裝置會(huì)首先判斷電壓是否跌落至設(shè)置的晃電電壓以下，來(lái)判斷當(dāng)前是否處于晃電狀態(tài)，同時(shí)通過(guò)DI采集變頻啟動(dòng)中間繼電器信號(hào)、變頻器ERROR信號(hào)和運(yùn)行信號(hào)。當(dāng)電壓在設(shè)定的時(shí)間之內(nèi)恢復(fù)至再起動(dòng)電壓之上，則會(huì)在設(shè)定的再起動(dòng)延時(shí)之后給變頻器輸出再起動(dòng)信號(hào)，使其重新起動(dòng)。如果在電壓恢復(fù)的同時(shí)有變頻器ERROR信號(hào)存在，則裝置變頻復(fù)位DO輸出，復(fù)位變頻器故障，并在再起動(dòng)延時(shí)之后輸出再起動(dòng)信號(hào)。

典型接線如下圖所示：

4 結(jié)束語(yǔ)

晃電作為一種常見(jiàn)的電能質(zhì)量問(wèn)題對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的影響日益嚴(yán)重，這個(gè)問(wèn)題在變頻回路尤為突出，因?yàn)樽冾l器本身無(wú)法像部分電動(dòng)機(jī)保護(hù)器一樣實(shí)現(xiàn)失壓再起，所以尤其需要抗晃電裝置來(lái)抵御晃電造成的停機(jī)。本文介紹的ARD-KHD-S03抗晃電裝置對(duì)變頻回路的晃電實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)控，可合理預(yù)防控制晃電對(duì)變頻回路的不利影響。