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优化电气控制装置,降低晃电对生产的危害 　　摘要：针对油田生产中经常出现的电力系统晃电问题，对现有断路器和电气控制系统进行了改进，实现了电网系统晃电时断路器不动作，电机欠失压保护更全面，消除了电动机重合系统存在的弊端，有效避免了晃电对生产造成的影响。 　　 　　关键词：电力系统；晃电；断路器；交流接触器 　　 　　1晃电现象及其对生产运行的影响 　　在油田生产过程中，由于雷电、短路故障重合闸、企业外部或内部电网故障、大型设备启动等原因，会造成电力系统的电压瞬间较大幅度波动或短时断电又恢复，这种现象通常称为“晃电”。晃电主要有以下几种情况： 　　（1） 电压骤降、骤升。持续时间0.5个周期至1min，电压上升至标称电压的110%~180%,或下降至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，一般可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。持续时间在0.5个周期至3秒的供电中断（如备用电自投、重合闸等）。其中电压短时中断占大部分。此类晃电会引起带失压脱扣器的断路器跳闸，也会引起由交流接触器控制的电气设备跳闸停机。 　　随着电网的发展、容量及规模的不断扩大，晃电现象发生的频率越来越多，由于现代化工矿企业生产装置的规模越来越大，晃电持续时间虽然比较短，但对生产的影响却十分巨大。在油田生产单位，电机是最重要的生产机械，而断路器和交流接触器是最普遍的电机控制装置。瞬间的电压波动将造成数百台电动机跳闸、设备停机，电网电压恢复后电机不能自行恢复运行，导致连续生产过程紊乱，并有可能造成生产及设备事故。对于大型装置来说，如果人工进行恢复，花费的时间比较长，而对于一些无人值守的野外装置，恢复的时间就更长。 　　尽管许多重要线路都装有备用电源自投或低电压快切装置，来保证供电电源的可靠性，但由于接触器的释放时间只有20-60毫秒，而备用电源自投、线路重合闸继电器、低电压快切的动作时间都大于接触器的释放时间，致使电动机停机。同时，由电网闪络引起的电源瞬时失压的时间极短，通常在300毫秒以内，有的甚至在100毫秒以内，继电保护还未动作电压已经恢复，此时接触器释放，也会导致电动机停机。因此，在电源瞬间失压时，如何解决原本运行的电动机能在允许的时间内自动重合，是保障生产装置连续运行的关键。 　　 　　2发生问题的原因分析及改进措施 　　2.1 针对断路器问题的分析及改进措施 　　2.1.1 问题分析 　　根据实际情况分析，在高压配电系统发生晃电时，用电系统总断路器（如DW15―1600型万能式断路器）能延时几秒钟再起跳，就可以躲过晃电，当高压系统电压恢复正常时能够马上恢复供电，降低对生产造成的影响。自动空气开关的失压脱扣器是一个电磁铁，当其失电时，在弹簧的带动下衔铁释放，然后带动跳闸机构动作，空气开关跳闸。如果失压脱扣器在断电时能延时几秒钟再跳闸，则会躲过晃电，不会造成短时间停电。 　　2.2.2 改进措施 　　为了防止晃电时失压脱扣器衔铁释放，提出了下面三个解决方案： 　　（1）取消失压脱扣器的衔铁，可以防止因释放导致的断路器跳闸。但是这样在系统永久失电时，断路器也不会跳了，会造成不安全因素，不可取，放弃。 　　（2）采用UPS系统给失压脱扣器供电的方法，经过几次试验，由于设备接线复杂、可靠性差跳，放弃。 　　（3）将失压脱扣器线圈电源改为直流电源，在该线圈上并联一贮能电容，当系统电压过低时，贮能电容就自动向失压脱扣器线圈放电，维持其吸合，当电容电压下降到失压脱扣器的维持电压时，断路器跳闸。此方法接线简单、可靠先高。既能躲过晃电，又可以再在系统永久失电时跳闸。可以满足要求。 　　（4） 具体解决方案 　　根据磁通势公式F=NI（N――线圈匝数，I――线圈电流）当线圈匝数不变的情况下如果通过的电流相等，则磁通势也相等。所以当线圈通过的交流电流等于直流电流，则可维持吸力不变。 　　经过实测，失压脱扣器线圈直流电阻为540Ω，交流电压380V，电流0.045A。由于通入直流电，线圈的电流只和线圈直流电阻与加在线圈两端的电压有关。U=IR=0.045×540=24.3V。所以当线圈两端加24V的直流电时和线圈两端加380V交流电失压脱扣器吸力相等。由该计算结果，采用控制变压器，将380V交流电变为24V交流电，再经过桥式整流堆，整流成24V直流电压，然后并联一个电容贮能，为失压脱扣器线圈供电，如图1所示。 　　 　　 　　 　　图1改造前后失压脱扣器接线对比图 　　 　　为了测量电容在不同容量下的实际维持时间，在一台备用断路器上按图1所示电路接好后，用一组电容量不同的电容进行了实验。实验结果如表所示： 　　贮能电容的电容