浅谈石油石化生产企业敏感负荷抗晃电问题的研究

　更新日期：2022-03-18　点击量：427

王兰

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

摘要:大庆油田电网连接的石油石化、天然气等用电负荷的生产过程具有连续性，各生产环节的建立息息相关，生产工艺流程中任何一个环节出了问题都会影响或终止设备的运转。如何防止电网晃电发生和发生晃电时如何保证敏感负荷的设备正常运行是研究的主要问题。

1电网晃电的概念

晃电是电网电压暂降的一种表现，通常晃电时系统电压突降到额定电压的0.1～0.9倍，经过短时间（10ms～1min）后电压又恢复到正常数值。其产生的原因有雷击、短路和大负荷起动等情况。

1.1抗晃电与自启动的区别

1）电压暂降时间的区别。抗晃电主要针对0.5s以下的低电压、瞬时失电压和电压凹陷等短时电源瞬时故障，自起动主要针对备用电源自动投切或重合闸引发的1～10s的瞬时故障。

2）应用负荷对象的区别。抗晃电：生产连续保障型，通过对大部分电动机进行延时设定，对0.5s以下的瞬时失电压电动机可以再加速起动，确保生产连续运行。自起动：生产安全保障型，通常安装在重要电动机的负荷上，在瞬时失电压1s以上后重新起动重要负荷，保证安全生产。

3）对电网冲击的区别。抗晃电所针对的瞬时失电压时间较短，一般小于0.5s，对电网的影响可忽略不计，恢复后不用检测电网进线电压的阈值。自起动针对瞬时失电压时间较长，一般在1s以上，电动机转速下降较大，一般需要考虑重启后对电网的影响。通常情况下，应计算负荷容量后再分别重启，恢复后需检测电网进线电压阈值。

1.2电网晃电对石油石化企业生产的影响

1）生产中断。正常的电网电压基本保持稳定，在晃电时电网电压明显降低。目前，大部分石油石化企业装置的电动机采用真空断路器、交流接触器等控制起动和软起动模块，设备正常运转时，电压突降导致交流接触器、变频调速器和真空断路器停止工作，设备立刻停止运转，关键设备的停机导致重要的生产单元，甚至整个生产装置停止运转，化工生产过程被迫中断，造成巨大损失。

2）设备损坏。晃电对石油石化生产设备造成巨大损害，主要集中在电动机、给水泵和锅炉等需要轴瓦润滑的设备。在晃电瞬间润滑油泵电动机接触器因欠电压释放，油泵停止运行，轴瓦较容易因缺油而损坏。

3）火灾、爆炸事故。电网发生晃电时，系统电压突降产生大电流超出设备的额定电流，造成设备过热，而石油石化生产装置大部分是密闭空间，较容易引发火灾或者爆炸事故。

2电网晃电统计分析及应对措施

2.1电网晃电统计分析

图片1.png

图1国内石油石化企业晃电事件统计图

如图1所示，对国内石油石化企业1010个晃电事件进行统计采样。电压暂降到额定电压50%以上，且持续时间在0.5s以下的晃电事件有790个点，占总数的78.22%；持续时间在1s以下的有830个点，占总数的82.18%；持续时间在2s以下的有849个点，占总数的84.06%。电压暂降到额定电压50%以下，且持续时间在0.5s以下的晃电事件有152个点，占总数的15.05%；持续时间在0.5s以上的有7个点，占总数的0.7%。通过分析，可以看出：

1）绝大多数晃电事件集中在0.5s以内（约占93%），可通过抗晃电措施进行预防。

2）绝大多数晃电事件为电压暂降到50%以上的轻微晃电（约占84%），可通过成本较低的抗晃电接触器等措施减小损失。

3）电压暂降到50%以下的严重失电压情况概率较低（约占16%），其中持续时间在0.5s以上的情况更少（约占0.7%）。

2.2应对措施

1）对电压暂降到50%以上的绝大多数事件，可考虑采用抗晃电接触器或在电动机的控制回路中加装再起动控制器等方法，增加断电延时，避免电动机因短时低电压停机。

2）对电压暂降到50%以下，且持续时间在0.5s以下的事件，可考虑对重要负荷加装动态电压暂降补偿器或电压暂降综合控制器等方法，对电源电压补偿，避免电动机因失电压停机，如图2所示。

图片2.png

图2动态电压暂降补偿示意图

3）对电压暂降到50%以下，且持续时间在0.5s以上的事件，主要原因是继电保护整定时间大于0.5s的相邻线路发生了短路。可考虑对相邻的长时限线路加装快速保护，减少对敏感负荷的晃电冲击。目前油田化工区负荷主要由电业局繁荣变和电力集团宏伟热电厂系统连接。110kV系统与油田接口电源除建新甲乙线、让马线外，主保护都装设了光纤纵差或横差保护，此前相关部门已决定由炼化公司投资在建新甲乙线装设光纤纵差保护。35kV相关系统兴胜一次变、龙虎泡一次变电站和电业局让变电站有10条35kV出线主保护时间为1s；6（10kV）系统马鞍山一次变电站和建新一次变电站的部分6kV出线的主保护时间为0.6s。可考虑加装快速保护，来减少对化工区生产设备的晃电冲击。

3有关建议

1）晃电对电压质量要求较高用户的影响巨大。大庆石油石化企业是国家能源的重要生产单位，多年来受晃电影响，应重视该问题的解决。

2）国内外对晃电制定了相应的标准，研究出治理措施，并在一些重要负荷上应用取得成效。但整体解决方案存在投入较高、改造技术复杂等难题。

3）建议结合大庆油田石油石化负荷的生产实际，对特别重要负荷加装动态电压暂降补偿器或电压暂降综合控制器，有效降低电网晃电的影响。

4）建议大庆油田电网对重要35kV和6kV线路加装快速保护，减少对石油石化企业生产设备的晃电冲击。

4安科瑞智能电动机保护器介绍

4.1产品介绍

智能电动机保护器(以下简称保护器)，采用单片机技术，具有抗干扰、工作稳定可靠、数字化、智能化、网络化等特点。保护器能对电动机运行过程中出现的过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转、阻塞、外部故障等多种情况进行保护，并设有SOE故障事件记录功能，方便现场维护人员查找故障原因。适用于煤矿、石化、冶炼、电力、以及民用建筑等领域。本保护器具有RS485远程通讯接口，DC4-20mA模拟量输出，方便与PLC、PC等控制机组成网络系统。实现电动机运行的远程监控。

4.2技术参数

4.2.1数字式电动机保护器

技术参数		技术指标
		ARD2(L)	ARD2F	ARD3
辅助电源	电压	AC85V~265V/DC100V~350V
	功耗	≤7VA	≤15VA
额定工作电压		AC380V/AC660V，50Hz/60Hz
额定工作电流		1A（0.1～9999）
		5A（0.1～9999）
		1.6A（0.4A～1.6A）
		6.3A（1.6A～6.3A）
		25A（6.3A～25A）
		100A（25A～100A）
		250A（63A～250A）
		800A（250A～800A）
继电器输出触点容量		AC250V/3A；DC30V/3A	AC250V/6A
开关量输入		2路	9路
环境		工作温度：-10ºC～55ºC
		贮存温度：-20ºC～65ºC
		相对湿度：5﹪～95﹪不结露
		海拔高度：≤2000m
污染等级		2
防护等级		IP20	主体IP20,显示单元IP45
安装类别		III级

4.2.2模块式电动机保护器

技术参数	技术指标
ARD3T辅助电源	AC/DC110/220V或AC380V，功耗≤15VA
电机额定工作电压	AC380V/660V，50Hz/60Hz
电动机额定工作电流	1.6（0.40A-2.00A）		使用测量模块测量
	6.3（1.6A-6.3A）
	25（6.3A-25A）
	100（25A-100A）
	250（63A-250A）		采用外置电流互感器+测量模块
	800（250A-800A）
漏电	50mA-1A		采用测量模块+漏电流互感器
	3A-30A
继电器输出触点容量	阻性负载		AC250V、6A；DC24V、6A
	感性负载		AC250V、2A；DC24V、2A
主体开关量输入、输出	4DI、4DO，DI可以为干节点或湿节点
开关量模块	4DI、3DO，DI可以为干节点或湿节点
温度模块	外接传感器类型：PT100、PT1000、Cu50、PTC、NTC 传感器路数：3路传感器对应测量范围： PT100/PT1000：-50°C～+500°C Cu50：-50°C～+150°C PTC/NTC：100Ω～30kΩ
模拟量模块	可实现：2路4～20mA输入测量，2路4～20mA变送输出4～20mA输入测量精度±0.5%4～20mA输出带载能力为≤500Ω
主体通讯	RS485：Modbus-RTU
通讯模块	RS485：双Modbus-RTU、Profibus
环境	工作温度	-10ºC～55ºC
	贮存温度	-25ºC～65ºC
	相对湿度	≤95﹪不结露，无腐蚀性气体
	海拔	≤2000m
污染等级	3级
防护等级	主体IP20，分体显示模块IP45（安装在柜体上）
安装类别	III级

4.3产品选型

型号功能			ARD2	ARD2L	ARD2F	ARD3	ARD3T
应用场合			低压0.4kv-1.14kv电动机保护
保护功能	起动超时		√	√	√	√	√
	过载		√	√	√	√	√
	欠载		√	√	√	√	√
	短路		√	√	√	√	√
	阻塞		√	√	√	√	√
	堵转		√	√	√	√	√
	不平衡		√	√	√	√	√
	反馈超时						√
	外部故障		■	■	■	√	√
	模块结构故障						√
	内部故障						√
	过压				■	■	■
	欠压				■	■	■
	断相		√	√	√	√	√
	相序				■	■	■
	过功率				■	■
	欠功率				■	■	■
	tE时间				■	■	■
	主体温度保护				■	■	√
	主体温度传感器故障						√
	模块温度保护						■
	模块温度传感器故障						■
	报警		■	■	■	√	√
	失压重起（抗晃电）				■	■	■
	4-20mA输入保护						■
	剩余电流（选一种）	接地	√	√	√	√	√
	剩余电流（选一种）	漏电	■	■	■	■	■
通讯功能	Modbus_RTU		■	■	■	■	√
通讯功能	双Modbus_RTU				■		■
开关量输入	2路		■	■
	6路
	8路						4路标配4路选配
	9路				■	√
继电器输出	4路		2路标配 2路选配
	5路				2路标配 3路选配	√
	6路
	7路						4路标配3路选配
液位信号输入	浮球式液位传感器输入
	干簧式液位传感器输入
	液位变送输入
起动控制					■	√	√
4-20mA模拟量输出			■	■	■	■	■
事件记录	8条事件记录		■	■			√
事件记录	20条事件记录				■	■
运行信息记录					√	√	√
逻辑功能	定时器						√
	计数器						√
	真值表						√
参数测量	三相电流		√	√	√	√	√
	漏电流				■	■	■
	三相电压				■	■	■
	功率、功率因数				■	■	■
	频率		√	√	√	√	√
	电能					■	■
	PTC/NTC				■	■	√
	4-20mA输入						■
	测温模块						■
	液位高度
界面显示	LED数码管显示		√
界面显示	LCD液晶显示			√	■	■	■

说明：“√"表示具备，“■"表示可选。

5结语

综上所述，抗晃电应用技术成效显著，在煤化工领域应用价值较高，结合现状来看，实施抗晃电技术，可以助力企业安全生产，同时让企业生产保持高效。随着产业结构调整，煤

化工生产规模加大，在这样的背景下，生产连续性逐渐加强，为了避免大规模设备跳车，从源头减少晃电现象，保证生产系统连续运转，需要对新型抗晃电技术研究投入更多的精力，结合现实需求，开发新技术，减少晃电不良影响，帮助煤化工生产创造更多的价值。

参考文献

[1] 段新亮.石油石化生产企业敏感负荷抗晃电问题的研究

[2] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版

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