防“晃电”技术探讨

【摘 要】针对“晃电”的原因、特点，通过对几种常见防“晃电”装置的工作原理、响应时间、适用范围的分析，提出如何正确、合理的选择防“晃电”措施。

【关键词】“晃电”快速切换装置；电机分批再起动装置；电机再起动控制器

0.引言

随着电网并网、环网的日益扩大，电子控制系统和其他敏感设备的大量运用，变压器容量增大带来的配出回路的增多，以及现代工业企业中超大容量电机的不断发展，致使相邻回路故障引起的电压波动几率大幅增高，电源瞬时失压即“晃电”的现象也越来越频繁。

1.“晃电”的危害

在工业生产中常常会因“晃电”引起许多重要的低压电机停机的问题。而关键机组停机又会导致大机组、甚至会导致整个生产装置连锁停机，最终导致连续生产过程被迫中断，生产装置被迫紧急停车，严重时还会引起火灾、爆炸等恶性事故发生，从而给企业造成巨大的经济损失。

2.防“晃电”的重要性

为了保证工业企业生产的连续性，减少非计划停车；同时为了节约抢修时间、检修费用，实现工业企业安全、长期、高效的生产；更重要的是为了避免次生的损坏设备、火灾、爆炸和人身伤亡事故发生；现代工业企业对供电连续性的要求越来越高，防“晃电”的重要性亦日趋明显。

3.防“晃电”装置

3.1快速切换装置

目前，市场上推出了诸多品牌的快速切换装置（简称“快切”），其目的是为实现供电电源的不间断性。快速切换装置可以在供电线路断电的情况下根据系统的状态以最快的速度把用电负荷切换到备用线路上。与以往的备用电源自动转换装置（即备自投）相比具有切换时间快，操作简单等特点。

3.1.1快速切换装置的切换时间

快速切换装置的切换时间可分为三个部分：从快切装置起动到发出命令至断路器的时间约11ms；断路器固有分闸时间约为80ms；无电流切换时间约10～20ms；因此从发现故障到供电电源切换完毕所需时间约为110ms。

3.1.2快速切换装置的适用范围

快速切换装置一般安装在厂用电中、高压供电系统中，用于弥补传统备用电源自动投切装置的不足，提高了供电电源的可靠性，甚至可以做到供电电源的不间断。但从切换时间上来看，快速切换装置只能对大于110ms的“晃电”有一定的预防作用，而对于失压时间极短、“一过性”瞬时失压等特殊情况，快速切换装置就无能为力了。

3.2电机分批再起动装置

如上所述，虽然快速切换装置能够实现故障线路和非故障线路之间的快速切换，切换时间大约只有110ms。但是低压控制回路中的交流接触器电保持大致要求是：电压不小于45%或者是失压时间不大于60毫秒。

3.2.1分批再起动装置工作原理

分批再起动装置一般由工业控制计算机、A/D转换卡、I/O卡、专用电平转换模块以及输出继电器构成。

3.2.2分批再起动装置响应时间

分批再起动装置响应时间可分为两部分：（1）分批再起动装置检测、识别系统电压波动时间约50ms；（2）装置发出分批电动机再起动命令时间约50ms；因此当电网发生“晃电”时，由于受到微处理器的电压采集周期时间的局限，首批电机再起动时间大约为100ms。

3.2.3分批再起动装置适用范围

从以上分析来看，分批再起动装置允许电源发生“晃电”，只不过分批再起动装置是对电源发生“晃电”后的一种补救措施。

3.3电动机再起动控制器

随着电力电子技术的大力发展，目前在市场上又推出了另外一种抗“晃电”电子设备—电动机再起动控制器。

3.3.1电动机再起动控制器工作原理

电动机再起动控制器是采用一种继电电子一体化的方式，将常规电磁继电器与微型电子技术融为一体，并内置有超级电容作为电动机再起动控制器的后备电源，实现对交流接触器的控制。

3.3.2电动机再起动控制器的响应时间

电动机再起动控制器采用先进的转频率电势比较箝位技术，对瞬间失压的响应时间不足40ms。如此短的响应时间正好满足了交流接触器固有的自保持时间要求。

3.3.3电动机再起动控制器的适用范围

从电动机再起动控制器的工作原理和响应时间上分析来看，它既可针对40-200ms左右的低电压、瞬时失压、欠压、电压凹陷、电压暂降或“晃电”等极短电源瞬时故障，也可针对因电源备自投或重合闸等投切时引起的稍长电源瞬时故障。

3.4永磁式交流接触器

低压交流接触器固有的特性：电压小于45%或者是失压时间大于60毫秒时接触器释放，其触点不再自保持。那么，我们是否可以改变接触器这种固有特点使电源发生低电压时接触器根据需要释放或延时释放？答案是肯定的，而永磁式交流接触器则是一种典型的代表。

3.4.1永磁式交流接触器的工作原理

永磁式交流接触器是以永磁式驱动机构取代了传统的电磁铁驱动机构而形成的一种新型微功耗接触器，其工作原理就是利用磁极的同性相斥、异性相吸的原理。

3.4.2永磁式交流接触器的工作方式

跌电延时：在控制电压突然跌落到非正常工作电压时，欠压信号传输到永磁接触器的控制电路中，控制系统对信号立即做出分析，判断控制电压是否跌至设定值，是需要延时还是常规工作。需要延时时，接触器在设定的延时时间内处于保持状态，超过设定的延时时间接触器立刻断开。

3.4.3永磁式交流接触器的适用范围

永磁式交流接触器克服了常规交流接触器的不足，而且能够应付各种电压降落问题，其本身也具有节能、无噪音、无温升等显著优点。

3.5动态电压调节器

随着供电电网的日益扩大，供电系统的短路容量也越来越大，考虑从一次系统直接对负载端电压的降落进行短时间补偿，在技术上完全可以实现。动态电压调节器就是一种从供电电网中获取能量从而对电压下降的负载进行电压补偿的防“晃电”装置。

3.5.1动态电压调节器的工作原理

动态电压调节器主要由IGBT电压源逆变器、IGBT整流器、故障保险旁路、串联在供电线路和负载之间的注入变压器以及数字话控制模块组成。

3.5.2动态电压调节器的切换时间和维持时间

动态电压调节器的切换时间可分为两部分：（1）当发生“晃电”时，动态电压调节器检测到电压异常的响应时间极短，一般不大于0.5ms；（2）从检测到电压异常到切换完成时间不大于10ms。（对于电压暂升，动态电压调节器完成切换时间约为250ms）。

动态电压调节器的维持时间：当电压下降至额定电压的50%，负载端电压要求不低于90%时，电压调节器能维持10s左右；当电压下降至额定电压的60%，负载端电压要求不低于100%时，电压调节器能维持30s左右。

3.5.3动态电压调节器的适用范围

动态电压调节器是安装在一次供电系统的防“晃电”装置，因此无论是从占地面积和投资上来说都是其他防“晃电”装置不能相比的。而且动态电压调节器只能对电压暂降和暂升起到一定的补偿、稳压作用，对于供电系统短时间的断电（即电压降落至0时）就无能为力了。

4.结论

通过以上种种防“晃电”技术分析来看，要想完全避免“晃电”是完全不可能的，只能说通过一系列措施尽可能减少“晃电”的次数。总之，为了提高供电电能质量，用户可以根据自身生产装置的特点、被保护对象的重要性、以及保护范围，在节约投资成本的基础上选择多种防“晃电”装置，并相互配合，以达到最有效的防“晃电”功能。