DC―BANK直流支撑技术在TDI制气装置供电中的应用

摘 要：以某公司15万t/a TDI项目某110kW电动机为例，为一级负荷别重要的负荷解决两路电源均发生故障，而作为应急电源的柴油发电机尚未启动之前这段时间的停电问题，从而从设计源头上解决供电可靠性问题，大大提高了制气装置的运行安全。

关键词：一级负荷别重要的负荷；DC-BANK；晃电；直流支撑

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.229

0 引言

随着国民经济的快速发展，化工用电设备对电网供电质量的要求越来越高，每年因电网供电质量问题造成的经济损失巨大。但是由于电网、设备故障等种种造成供电中断的原因不可能完全避免，因此，供配电设计中需要考虑供电中断的应对措施。本文从如何确保TDI制气装置中某一级负荷别重要的用电负荷（某110kV电动机）可靠性入手，来阐述利用DC-BANK直流支撑技术解决该问题的方案。

1 问题的提出

在初步方案中，未采用DC-BANK，电路图如下图虚线框外部分所示，1#电源、2#电源为分别引自不同35kV变电所的电源。正常运行时，两路电源都有电，通过QF1、QF2、QF3三台断路器的联锁，保证在0.4kV II段母线上同时只有一路电源供电，以满足供电要求。但是该方案还是存在2个问题：

（1）晃电问题：电压暂降在市电电网运行中经常发生，但并不是每次都会造成停机事故，由于直流母线上滤波电容储能的缘故，只有电压暂降时其出现的持续时间足够长、电压足够低时才可能出现停机事故。

U=2.34u 公式（a）；Pt=0.5C（U12-U22） 公式（b）；

式中，U 为直流母线电压，V；u为市电相电压，V；P 为电动机功率，W； t 为时间，s； C 为储能电容器电容，F。

某一进口变频器装置，直流侧滤波电容器C为11750μF。正常时输入电压u为三相AC380V，此时按公式（a）计算直流侧峰值平均电压U1为DC513V；在满载条件下，当市电突然降为AC325V时直流侧最低电压（关机电压）U2为DC439V；电源最大输出功率P为110kW；根据公式（b）算得t=3.76ms。说明这一过程超过了3.76ms电动机就会骤停。

另一种情形发生在双电源切换时，双电源切换也是需要时间的，大约为700～1000ms，远大于3.76ms，也会引起电动机停电。

（2）还存在一种极端情况，两路电源都停电，或者断路器及母线故障等原因造成0.4kV II段母线失电。因此，方案中按照GB50052-2009《供配电系统设计规范》的要求，设置独立于正常电源的柴油发电机组作为应急电源，当0.4kV II段母线失电时，立即自动启动柴油发电机组，双电源开关ATSE自动将电源接入点切换至柴油发电机组一侧。但是，柴油发电机组的启动是需要时间的，大约为15～45s，双电源全部停电且柴油发电机未启动的这个时间内，供电是中断的。因此本方案虽然满足规范要求，但并不是一个最佳的解决方案。

2 解决方案

直流不间断电源简称DC-BANK 系统。目前已在石化、化纤和煤化行业的部分大中型传动系统中成功应用。系统当市电正常时，由市电向负载供电； 当市电断电时，DC-BANK 内部的静态开关DS导通，系统电池组向负载供电，当市电恢复正常时，DS自动阻断，DC-BANK 对电池组实现浮充维护。一般的变频器都具有失电压和瞬间断电的保护功能。变频器的逆变器件为IGBT 时，失电压或断电后，将允许变频器继续工作一个短时间td，若失电压或断电时间totd，变频器自我保护，停止运行。只要电源晃电较为强烈，to一般都在几秒以上，变频器就会自我保护，停止运行。

如图1所示，在原有电路的基础上，加入DC-BANK直流支撑。这样，在正常情况下，DC-BANK蓄电池组通过充电器利用市电进行充电，电池组通过DS接入变频器直流侧。当0.4kVII段母线失电，而柴油发电机组未启动的这段时间内，通过蓄电池组在3ms内对变频器供电，并通过变频器自身的逆变功能将交流电源源源不断的输送至用电设备。因此，只要满足蓄电池的容量满足大于45s且有合理裕量即能满足电动机的可靠供电，较上一方案相比，可以同时弥补上述2个问题，大大提高了供电可靠性。

3 结语

采用DC-BANK直流支撑后，供电可靠性进一步提高，完全能满足供电的需求。较使用EPS电源方式来讲，不用考虑电机重新启动，可以节省较多电池，从而节省费用。而且免除了电动机重新启动对电源造成的冲击，效果较好。

参考文献：

[1]GB50052-2009供配电系统设计规范[S].

[2]黄俊，王兆安.电力电子技术（第3版）[J].北京：机械工业出版社，1994.

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