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跳闸现象(也有不跳闸设备),有何措施最大限度预防电网波动对设备跳闸的影响?

2020-05-09科学

题主这个问题不错。事实上,题主的问题是当前在供配电领域的最热门话题,在一些重要相关期刊中几乎每期都有类似主题的文章。既然题主提出了这个问题,我们就来讨论一番吧。

我们先看问题点。题主的问题是:「 跳闸现象(也有不跳闸设备),有何措施最大限度预防电网波动对设备跳闸的影响? 」,问题中的要点是什么?

1.电网波动的准确名称叫做电压暂降或者电压凹陷

电压暂降意指供电电压出现短暂的电压下降,并很快恢复。

造成电压暂降的原因很多,既可能来自中压和高压配电网,也可能来自低压配电网的。

当低压配电网局部发生短路时,它会造成瞬态电压暂降。短路引起的电压暂降与线路保护设备的保护动作时间有关,一般在0.1秒到0.5秒左右。当开关设备把短路电路切除掉后,电压就会恢复。

大功率电机起动时,会造成较长时间(时间长度达1分钟左右)的电压暂降。

2.电压暂降引起的几种现象

1)造成照明闪烁;

2)造成用电设备特别是电动机转速和转矩下降,严重时甚至断电停止运行。当电压恢复后,由于电压凹陷期间电机和负载的转速已经下降,正常的电压会使得电机转速回升,并且给拖动负载带来转矩冲击,严重时甚至使得流量类负载(如水泵和风机等)的叶片断裂。

3)造成大批设备停电重启,引起更加严重的电压跌落。

如何预防?有几个办法。

第一,采用动态补偿技术

例如汽车车身加工生产线,车身的焊接此起彼伏,电压瞬动变化较大。这里就采用动态补偿技术,实现电压稳定。

第二,由于电机的输出转矩M与电压的平方成正比,可见电压波动将直接影响到用电设备工作的稳定性。对于相对重要的用电设备,最好配套变频器,实现电压波动下电机输出转矩的稳定。

第三,做好电机自启动的应对措施,以及分批自启动的设计和管理。

所谓自启动,指的是当电压瞬态暂降期间电机转速下降,当电压恢复后电机转速瞬态上升的过程。自启动过程对负载的转矩冲击很大。

我们设电机的拖动转矩是Me,设负载转矩是Mm,则机组旋转方程式为:

M_e-M_m=\frac{GD^2}{375}\frac{dn}{dt} ,式1

式1中, GD^2 为飞轮惯量,可由设备的技术样本查得。而dn/dt就是转速n对时间的改变量。

由式1可知,当Me=Mm时,dn/dt=0,拖动系统匀速运行;当Me>Mm时,dn/dt>0,拖动系统加速;当Me<Mm时,dn/dt<0,拖动系统减速。

下图是某手册中有关自启动过程的图:

图1:电机的起动特性

对于拖动系统来说,使得Me略微大于Mm,系统存在一定的富裕转矩,系统才能稳定运行。图1中的系统的工作点位于Me=f(n)曲线与Mm=f(n)曲线的交点1和2上,就能满足要求。

当电压暂降的回升阶段,电机工作在自启动阶段。由于电机的电流很大,会对系统产生冲击。最讨厌的是,此时所有负载的电机均处于自启动阶段,可想而知对电源的冲击该有多大。

为此,规定电机自启动的允许时间是200毫秒。在电压暂降200毫秒后,电机不允许自启动且必须停机,而在200毫秒之内则允许。

如此一来,就出现了大批电机重新起动的问题,同样会对电源电压的稳定产生剧烈冲击。

所以,电机的再起动,必须依据实际需求,做好分批重起动。一般地,可采取在电动机保护装置内事先设定好重起动的时间安排,让电机的拖动系统自动执行。

主要就是这些。