晃电对变频器的影响

电源“晃电”一般是指电网由于雷击、对地短路、发电厂故障及其他外部或内部原因造成电网短时敬障，引起的电网电压短时大幅度波动、甚至短时断电数秒钟的现象。一般的变频器都具有过压、失压和瞬间停电的保护功能。电源过电压的上限，一般规定不能超过额定的10%．当电源线电压为380V时，其上限值为420V。某些国外进口的变频器的最高工作电压可达460V．这对于国内用户来说是十分有利的口变频器的逆变器件为GTR时，一旦失压（指电压下降到额定电压的70%．西门子变频器IVIDV系列为76%）或停电，控制电路将停止向驱动电路输出信号，使驱动电路和GTR全部停止工作，电动机将处于自由制动状态。逆变器件为IGBT时．在失压或停电后，将允许变频器继续工作一个短时间td（对于td有两种规定方法，一种具体的规定时间，如15nxs;另一种规定为主电路的直流电压下降到原值的85%所需的时间）．若失压或停电时间totd，变频器将平稳过渡运行；若失压或停电时间totd，变频器自我保护停止运行。只要电源晃电一较为强烈，都有可能使变频器调速的电动机停止运行。解决电源“晃电”对变频调速电动机的影响，可从以下两种途径着手。(l)采用功率与之匹配的UPS（不间断电源）供电由于UPS具有“失压”或零切换时间的功能，即电源一旦H失压H或瞬间停电，变频器的进线电源改为UPS供电，电动机继续平稳运行，不足地方是投资费用昂贵。(2)充分利用变频器本身的参数功能一般通用变频器都具有断电后自动启动功能、捕捉再启动功能、故障后自动再启动功能，也有些变频器称为故障重合闸功能a设定上述参数，要结合整个工艺流程调节变频器调速电动机的“岗位职能”，分别按惯性大小进行分类D如搅拌器、泵类和风机类等，工艺要求上是否需要设置再启动功能，再进行选择参数设置（这些参数只适宜于变颛器外接起、停控制方式，对在本机面板起，停方式无效）。下面就设置这些参数时应考虑的问题加以说明。l)对惯性较小的电动机（如搅拌器、泵类），且物料黏度高，应设置断电自启动参数或故障后再启动参数（也称故障重合闸参数）口当电源¨失压”或瞬间停电使变频器停止运行，电源恢复正常后．自动启动变频器运行。对于惯性小且运行在物料黏度高环境下的电动机，在变频器停止输出时，电动机的转速应很快停下来．即再自启动变频器是从OHz开始的。再启动前，如电动机的转速未降为零，电动机先刹车，这种情况会产生泵生电压，可能造成过压保护。2)对惯性较大的电动机（如风机类）．应设置捕捉再启动参数，同时必须设置故障再启动次数，该参数特别适合启动l台正在旋转的电动机。3)对设置故障再启动参数时，必须设定2个数据（西门子MDV系列是固定的）：①重合闸次数，多数变频器最多可设定l0次：②每两次重合闸之间的时间间隔，设定范围一般是O～lOs．也有的变频器可设定至20s。4)变频器自动再启动时的给定频率e若是由外加的输入信号控制的，是按当前的给定值控制．给定值分为固定（如电位器调节）与动态变化值（如信号经PID调节）；若他是控制面板调节控制转速的，是按原先设定的最低频率。5)若变频器的启、停是由中间继电器KA来控制的c在这种情况下，应考虑改装带有延时的中间继电器，或控制电源串接UPS供电。6)要计算多台变频器同时启动时的总电流，与总开关的长延时保护电流、动作时间和短延时保护电流、动作时间相匹配，以不引起跳闸为准则；另外，对连续性生产工艺的开关柜，不配置失压线圈，避免u晃电失压”时开关跳闸，使生产中断．若需加失压线圈时．应具有延时功能。总之，利用好变频器的功能特点，可减少投资量等对安全、稳定生产具有重大意义。本文介绍了晃电的概念，在连续性生产要求特别高的企业中，晃电引起动力设备停车的原因，分别介绍了目前市场上主要抗晃电装置：普通UPS的缺点，向用户推荐了针对交流异步电动机负载的特种工业应用电源－动力UPS,分析动力UPS与传统UPS之间的区别；让客户对整个抗晃电装置的行业有个比较深入的了解；一．“晃电”的概念电源“晃电”一般是指电网由于雷击、对地短路、发电厂故障及其他外部、内部原因造成电网短时故障，引起的电网电压短时大幅度波动、甚至短时断电数秒钟的现象。二．晃电使动力设备停车的原因在许多大型的石化﹑化工企业中，连续性生产要求特别高，哪怕是动力设备短暂的停车也会造成灾难性的后果，大部分动力设备都配有变频器系统，而导致动力设备停车的原因就是变频器跳车；一般的变频器都具有过压、失压和瞬间停电的保护功能。电源过电压，对于电源电压的上限，一般规定不能超过额定的10%，当电源线电压为380V时，其上限值为420V。某些国外进口的变频器的最高工作电压可达460V，这对于国内用户来说是十分有利的。变频器的逆变器件为GTR时，一旦失压(指电压下降到额定电压的70%，西门子变频器MDV系列为76%)或停电，控制电路将停止向驱动电路输出信号，使驱动电路和GTR全部停止工作，电动机将处于自由制动状态。逆变器件为IGBT时，在失压或停电后，将允许变频器继续工作一个短时间td(对于td有两种规定方法，一种具体的规定时间，如15ms；另一种规定为主电路的直流电压下降到原值的85%所需的时间)，若失压或停电时间to＜td，变频器将平稳过度运行；若失压或停电时间to＞td，变频器自我保护停止运行。只要电源“晃电”较为强烈，都有可能使变频器调速的电动机停止运行。变频器在使用中，当进厂电网的电压由于某种原因瞬间跌落时，变频器直流母线电压也相应的瞬间跌落，使得变频器处于报警停机状态（欠压报警），一般来说，该瞬间电压跌落周期只要大于0.5秒钟左右，对于变频器来说，直流电压下降过多，就无法维持运行。由于变频器处于停机状态，则当电压跌落恢复时，变频器无法自启动，必须手动复位再启动，从启动到达到额定转速这一过程中，有一个加速时间，两项时间总和约为几十秒钟，也就是说，只要供电电网发生0.5秒左右的断电,那么,从电压跌落到变频器恢复正常运行，时间至少约为几十秒钟。而这几十秒只是对于单台变频器而言,当生产线中使用多台变频器时,问题就比较严重了。正是这几十秒，对于很多连续生产的装置由于工艺联锁等原因会造成更长的停机和恢复时间，以致整个装置恢复稳定运行约需要几个小时时间，从而造成比较大的损失，这些损失包括突然停工的废品、重新开工的废品、原料、电力及人力损失；三．目前主要的抗晃电装置分析：长期以来，在石化行业中使用的抗晃电设备主要是在线UPS，但普通的在线UPS存在着不少缺陷又使得很多企业放弃在线UPS，而在前几年在华东地区的一些石化企业开始尝试使用动力UPS（一种全新的不间断电源）来作为抗晃电装置，那么这些抗晃电装置的原理及使用效果情况又如何呢？（1）.普通UPS用于交流电动机负载存在的问题众所周知，交流不间断电源(UPS)是一种使用范围广泛的保障电力供应的重要设备。不论是后备式还是在线式，不论是正弦波输出还是准方波输出，它的负载基本都是计算机和通讯设备等整流滤波容性(非线性)负载或阻性负载。如果UPS的负载是交流感应式电动机一类的感性负载，那么在UPS的设计选型和使用中就会出现很大问题。如果所选UPS是一台后备式的，那么在给电动机供电的交流电源故障停电时，电动机在所带机械负载的阻力矩作用下转速迅速下降甚至停车，当转为由UPS供电时，电动机相当重新启动。由于交流电动机的启动电流通常是其额定电流的5～7倍，而UPS的过载能力标准规定:过载125%时，Ⅰ类为10min，Ⅱ类为1min，Ⅲ类为30s，150%时10s，大于150%时仅200ms。如果想要UPS能承受电动机启动电流的过载能力，势必要增大UPS的额定容量。例如，一台11kW的电动机，额定电流是21A，选择一台UPS做它的不停电电源，如输出的功率因数为0.8，则UPS的容量应不小于14kVA，其额定输出电流为21.3A，过载125%时仅为26A，而电动机启动电流为105A～147A，UPS的容量远远不够，因此要满足电动机的启动要求，UPS的容量至少应选择为55kVA，即为电动机容量的5倍。这无疑将加大投资造成浪费，还未必能解决问题。某石化系统的一台110kW的泵电机，曾选配一台300kVA的UPS做不停电电源，结果是根本无法启动，后将容量增大为500kVA才勉强能启动，有时还烧熔断器，跳开关。因此，用普通UPS做电动机负载的不停电电源即增大投资成本，工作又不可靠，不是理想的方案。（2）新型抗晃电设备：动力UPS与普通UPS之间的区别动力UPS是专门针对电机类感性负载而设计的不间断电源系统，系统的核心技术是采用DC-BANK系统（又称为动力UPS），对变频器直流母线端进行供电，当电网晃电（或者短时停电）时，给变频器的直流母线端提供电压补偿，使变频器直流母线上的电压不至于瞬间跌落，从而维持变频器的正常运行，彻底排除瞬时晃电的干扰，甚至可以达到更长的抗晃电时间（支撑时间根据用户需求设计）。动力UPS系统，采用目前先进的专用高频开关电源模块，自动控制送给变频器直流母线上的电压，并带有完善的过压、过流、缺相等先进保护措施，采用微处理器控制，并带有液晶显示器，可实时在线监控；系统在平时电网电压正常时，自动对蓄电池进行充电控制，以保证其时刻处于容量充足的状态，系统在电网发生晃电时，自动切换到给变频器直流母线端供电，切换时候几乎为零（10ˉ6秒）；从而保证了变频器的正常运行；对于需要保护的变频器来说，基本无须任何改动，可直接连接到本供电系统关于动力UPS与普通UPS之间的区别首先就是设计原理上的区别，详细区别请看附二中的普通UPS，动力UPS的原理图；选择方案大型UPS动力UPS负载类型计算机和通讯设备等整流滤波容性(非线性)负载或阻性负载针对交流感应式电动机一类的感性负载设计可靠性UPS采用系统﹑市电﹑变频器﹑设备为一链式的串连结构，链式上任何一点的故障都会影响整个生产流程；故障率高；而且一直处于在线工作状态，设备损耗大，可靠性一般动力UPS采用热备份﹑并列式结构，单点故障不影响整个生产流程；另外热备份是供电正常时处于休眠状态，设备损耗非常小，系统各回路相互独立，互不干扰，可靠性高；经济性大型UPS，设计容量为电机容量的2～3倍，造价较高；经济性差；动力UPS设计容量仅需电机容量的1倍，而且设计合理，经济性好；运行费用容量较大，更换电池成本高，运行费用较高；容量比大型UPS小得多，而且平时电池处于休眠状态，运行费用低；动力UPS的特点◆彻底解决雷击﹑晃电﹑瞬时停电造成的机泵跳闸的问题◆能一次性解决低压电机群的数十台电机供电保护问题；◆智能化控制系统，德国SIEMENS公司PLC为控制核心，实时监控系统运行状况；◆拥有其他方案无法比拟的高性价比，在工业领域拥有广泛的成功案例；动力UPS案例（抗晃电）客户名称：华北某石化公司项目时间：2003年5月客户需求：一、化纤厂短丝生产一线计量泵，共有88条回路，其中3.7KW的85台电机，55KW的1台电机，15KW的2台电机。每年都会由于电网停电、跳闸和晃电等原因，使生产停车，从而给生产造成很大损失，其中包括突然停工的废品、重新开工的废品、原料、电力、人力等损失，每次损失50——100万。二、短丝一线环境风机一台，132KW，每年都会由于电网停电、跳闸和晃电等原因，使生产停车，从而给生产造成很大损失。解决方案：一、给88条回路装上了DC-BANK系统和PLC控制装置，支撑时间3分钟。二、给环境风机电机装上了DC-BANK、VVVF和PLC控制装置，支撑时间3分钟。效果反馈：从2003年5月至今，电网发生了多达10次以上晃电事故及电压波动事故，整个装置运行良好，成功的保障了所有的电机连续﹑安全﹑稳定的运行，按每次最低损失50万计算，为用户至少挽回了500万的经济损失；结论综上所述，动力UPS是适用于交流异步电动机负载的特种工业应用电源，具备普通交流不间断电源和变频器的双重功能。据查，目前国内外还没有其他电源厂家能生产这种定型产品，对于不允许停电的电动机负载，选择动力UPS要比选择普通UPS具有更高的性能价格比，因此动力UPS自上市以后得到的好评如