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跳閘現象(也有不跳閘器材),有何措施最大限度預防電網波動對器材跳閘的影響?

2020-05-09科學

題主這個問題不錯。事實上,題主的問題是當前在供配電領域的最熱門話題,在一些重要相關期刊中幾乎每期都有類似主題的文章。既然題主提出了這個問題,我們就來討論一番吧。

我們先看問題點。題主的問題是:「 跳閘現象(也有不跳閘器材),有何措施最大限度預防電網波動對器材跳閘的影響? 」,問題中的要點是什麽?

1.電網波動的準確名稱叫做電壓暫降或者電壓凹陷

電壓暫降意指供電電壓出現短暫的電壓下降,並很快恢復。

造成電壓暫降的原因很多,既可能來自中壓和高壓配電網,也可能來自低壓配電網的。

當低壓配電網局部發生短路時,它會造成瞬態電壓暫降。短路引起的電壓暫降與路線保護器材的保護動作時間有關,一般在0.1秒到0.5秒左右。當開關器材把短路電路切除掉後,電壓就會恢復。

大功率電機起動時,會造成較長時間(時間長度達1分鐘左右)的電壓暫降。

2.電壓暫降引起的幾種現象

1)造成照明閃爍;

2)造成用電器材特別是電動機轉速和轉矩下降,嚴重時甚至斷電停止執行。當電壓恢復後,由於電壓凹陷期間電機和負載的轉速已經下降,正常的電壓會使得電機轉速回升,並且給拖動負載帶來轉矩沖擊,嚴重時甚至使得流量類負載(如水泵和風機等)的葉片斷裂。

3)造成大批器材停電重新開機,引起更加嚴重的電壓跌落。

如何預防?有幾個辦法。

第一,采用動態補償技術

例如汽車車身加工生產線,車身的焊接此起彼伏,電壓瞬動變化較大。這裏就采用動態補償技術,實作電壓穩定。

第二,由於電機的輸出轉矩M與電壓的平方成正比,可見電壓波動將直接影響到用電器材工作的穩定性。對於相對重要的用電器材,最好配套變頻器,實作電壓波動下電機輸出轉矩的穩定。

第三,做好電機自啟動的應對措施,以及分批自啟動的設計和管理。

所謂自啟動,指的是當電壓瞬態暫降期間電機轉速下降,當電壓恢復後電機轉速瞬態上升的過程。自啟動過程對負載的轉矩沖擊很大。

我們設電機的拖動轉矩是Me,設負載轉矩是Mm,則機組旋轉方程式式為:

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

式1中, GD^2 為飛輪慣量,可由器材的技術樣本查得。而dn/dt就是轉速n對時間的改變量。

由式1可知,當Me=Mm時,dn/dt=0,拖動系統勻速執行;當Me>Mm時,dn/dt>0,拖動系統加速;當Me<Mm時,dn/dt<0,拖動系統減速。

下圖是某手冊中有關自啟動過程的圖:

圖1:電機的起動特性

對於拖動系統來說,使得Me略微大於Mm,系統存在一定的富裕轉矩,系統才能穩定執行。圖1中的系統的工作點位於Me=f(n)曲線與Mm=f(n)曲線的交點1和2上,就能滿足要求。

當電壓暫降的回升階段,電機工作在自啟動階段。由於電機的電流很大,會對系統產生沖擊。最討厭的是,此時所有負載的電機均處於自啟動階段,可想而知對電源的沖擊該有多大。

為此,規定電機自啟動的允許時間是200毫秒。在電壓暫降200毫秒後,電機不允許自啟動且必須停機,而在200毫秒之內則允許。

如此一來,就出現了大批電機重新起動的問題,同樣會對電源電壓的穩定產生劇烈沖擊。

所以,電機的再起動,必須依據實際需求,做好分批重起動。一般地,可采取在電動機保護裝置內事先設定好重起動的時間安排,讓電機的拖動系統自動執行。

主要就是這些。