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抗晃电技术,是指防止电源电压暂时跌落或者消失,让电源电压不会在很短的时间内(一般是几秒以内)出现间断的技术。 这种技术一般应用于,工业过程设备,因为这些设备对电压暂降特别敏感,因为设备内任何一个元件由于电源出现问题都会使整个流程停止运转。这些工业过程涉及汽车、半导体、塑料、石化、纺织、光纤、饮料乳业、移动通信等领域,常受电压暂降影响的重要设备有冷却装置控制、直流电机驱动、可编程逻辑控制器(PLC)、机械装置、可调速驱动装置等。
主要为欧洲IEC相关文件所汇整出来的定义[ European standard EN-50160, voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems, CENELEC, Brussels, Belgium, 1994. ] ,与北美洲IEEE相关文件所汇整出来的定义 [ IEEE recommended practice for monitoring electric power quality, IEEE Std. 1159-1995, New York: IEEE, 1995. ] [ IEEE recommended practice for evaluating electric power system compatibility with electronic process equipment, IEEE Std. 1346-1998, New Yark: IEEE, 1998. ] 。两大主流对电压骤降之定义与规范大致上差异不大,均定义电压骤降至基频有效值之0.1 ~ 0.9 pu范围,时间持续0.5周波(cycle)至30秒内,皆属于电压骤降(sag)之定义范围。
性能 | UPS | DC-BANK |
对变频器供电方式 | 交流UPS对变频器交流输入端供电,即使UPS电池放电时,仍需由UPS逆变成交流后供电,可靠性低 | DC-BANK对变频器直流母线供电,使变频器有交、直流两路冗余供电,可靠性高 |
多台变频器供电 | UPS功率成倍增加,多台变频器通过断路器与UPS相连,相互影响大 | 各变频器直流回路相互隔离,影响小 |
效率 | 效率低 交流供电时到电机4 变换: ~ / = = / ~ ~ / = = / ~ 电池供电时到电机 3 变换: = / ~ ~ / = = / ~ 总效率=UPS效率×变频器效率 | 效率高 交流供电时到电机 2 变换: ~ / = = / ~ 电池供电时到电机 1 变换: = / ~ 总效率=变频器效率 |
工作方式 | 在线式,交流切换0~10ms | 后备式,直流切换0ms |
线路位置 | 与变频器为交流串联,需增加一级保护 | 与变频器为直流并联,无需增加保护级别 |
外壳防护等级 | IP20~IP30,不适应恶劣工作环境 | IP54或更高,适应工业现场恶劣工作环境 |
电压等级 | AC380V三相标准 | DC540V(对应AC380V) DC931V(对应AC690V) 适应工业现场各种电机电压等级 |
系统容量 | 带电机类感性负载,需要5~7倍电机额定容量,单机最大容量400kVA | 1.1倍电机额定容量,单机最大容量800kW |
大电流冲击 | 1.15~1.5瞬间过流冲击 | 3倍以上大电流冲击,支持变频器直流启动 |
系统扩展 | 无 | 可与PLC、DCS安全连锁,通过工业总线上传数据,组成SCADA系统 |
安装方式 | 一体式 | 标准电气柜,可一体安装,也可分散安装,适应现场布局 |
性价比 | 低 | 高 |
故障率 | 高 | 低 |
电压暂降/骤降(Voltage Sag)是电压有效值降至标称值(Nominal Value)的10%至90%,且持续时间为10ms至1min(典型持续时间为10ms~600ms)的电能质量事件之一。严重的电压暂降,将使用电设备停止工作,或引起所生产产品质量下降。而电压暂降影响的严重性则随用电设备的特性而异。
当输配电系统中发生短路故障、感应电机启动、雷击、开关操作、变频器以及电容组的投切等事件时,均可引起电压暂降。其中,短路故障、感应电机启动和雷击是引起电压暂降的主要原因。雷击时造成的绝缘子闪络或对地放电会使保护装置动作,从而导致供电电压暂降。这种暂降影响范围大,持续时间一般超过100ms。电机全电压启动时,需要从电源汲取的电流值为满负荷时的500%~800%,这一大电流流过系统阻抗时,将会引起电压突然下降。短路故障可能会引起系统远端供电电压较为严重的跌落,影响工业生产过程中对电压敏感的电气设备的正常工作,甚至造成严重的经济损失。保护装置切除故障、误动以及运行人员误操作等均可引起供电中断。当保护装置跳闸切断给某一用户供电的线路时,该供电线路上将出现电压中断。这种情况一般仅在该线路上发生故障时才会出现,而相邻的非故障线路上都将发生不同程度的电压暂降。
随着电力电子技术的发展,变频器以其优良的调速性能和显著的节能效果,越来越被更多的现代化企业所采用,。但由于一些企业的电网电压不稳定,导致变频器在使用中产生了新的问题-变频器低压跳闸。低电压通常都是短时的,对传统的控制系统影响较小,而对变频器则会产生低压跳闸导致电机停止,影响生产,尤其对一些关键电机影响尤为严重。每次由于电网晃电,关键电机变频低压跳闸造成的非计划停机,都会给企业造成很大的经济损失,少则几十万,多则几百万。解决该问题的关键就是如何使变频器在瞬时低电压时仍能正常工作。我们根据变频器的工作原理,采用直流支撑技术即DC-BANK系统(在变频器直流侧加不间断直流电源提高变频器的低电压跨越能力)来解决目前工厂存在的问题。变频器是由整流器和逆变器两部分组成。通过对变频器的研究,变频器低电压指其中间直流回路低电压(即逆变器输入电压过低)。一般的变频器都具有过压、失压和瞬间停电的保护功能。变频器的逆变器件为GTR时,一旦失压或停电,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,若失压或停电时间to
td ,变频器自我保护停止运行。一般td都在15~25ms,只要电源"晃电"较为强烈,to都在几秒钟以上,变频器自我保护停止运行,使电动机停止运行。 |
化工企业供电系统抗晃电改造
我公司为高连续和高自动化控制的化工生产企业,因电网晃电造成生产波动甚至停车的现象发生概率较高。技术人员针对历次晃电收集的现场情况,分析出薄弱环节,进行抗晃电改造,提升了电气设备的抗晃电能力,取得了较好的效果。
低压用电系统的抗晃电方案分析
1. 背景 化工,冶金等连续生产型企业的工艺流程要求供电不中断,而系统电压的短时波动,会 造成低压电动机的重要控制元件 - 接触器跳开,同时会造成变频器失压停机,造成整条生产 线停机,引起巨大的损失,因此对于低压回路的抗晃电措施,当前有大量的研究分析,本文 列出几种应用比较多的抗晃电措施,对其实现方案以及优缺点进行分析,供方案选择时参 考。 2. 抗晃电方案分析 2.1 无扰动电源切换 采用备用电源是提高系统可靠性的重要手段。针对备用电源的切换,传统的备自投是 无法满足要求的,一般采用无扰动切换装置。 400V 带备用电源的典型接线图如下所示,进 线 1是主电源,进线 2为备用电源,正常情况下母联断路器 CB3断开,进线 2处于热备用状 态。当进线 1发生故障后, CB1打开, CB3闭合,实现备用电源的切换。