防晃电,指针对电网“晃电”(即因雷击、短路、大负载启动等引起的电压暂降或短时中断)现象,为保障连续生产过程中电动机等关键设备不非计划停机而采取的技术措施。其主要技术手段包括选用防晃电交流接触器、配置抗晃电装置(具备晃电保持与再起动功能)、应用电机分批再起动器以及采用不间断电源等。这些措施广泛应用于石油、化工、钢铁、电力等对供电连续性要求高的工业领域。
定义与危害
根据国家标准GB/T 30137-2013的定义,晃电是指工频电压方均根值突然降至额定值的90%~10%,持续时间为10ms~1min后恢复正常的现象 [8],它通常指电网因雷击、短路、大负载起动等情况引起的供电电源电压大幅度下跌或电压短时中断数秒,致使用电设备不能正常工作的现象 [1]。
晃电的主要成因包括雷击、短路故障、绝缘闪络、大功率电机启动、备自投或快切装置切换等
在工业生产中,晃电会造成许多重要的低压电机停机,导致关键机组甚至整个生产装置连锁停机,
连续生产过程被迫中断,给企业造成巨大的经济损失 [1];对于半导体等行业,电压暂降是影响生产损
失最严重、危害最大的电能质量问题
防晃电的意义在于保持生产的连续性,减少故障停车的发生;防止事故扩大,避免次生事故发生;
减少设备检修次数,延长设备使用寿命;提高设备连续运行效率
技术原理与分类
防晃电的核心目标是防止因电压暂降导致电动机控制回路中的接触器、软起动器或变频器释放/停机,从而避免电机非计划停车,保障连续生产。
现有的抗晃电技术主要分为以下几类:采用备用电源或不间断电源(UPS);采用防晃电永磁式接触器替代普通接触器;增加直流电源系统;利用电机分批再起动器;应用微机电机智能保护监控装置(智能抗晃电装置)。
从工作原理上,主要可分为保持式和再起动式。保持式(如防晃电接触器)旨在晃电发生时维持接触器吸合不释放;再起动式则在电压恢复后,自动或分批重新启动电机。部分先进方案常将两者结合,短时晃电保持,长时晃电则执行分批再起动。
针对不同电机类型(直接起动、变频起动、软起动),防晃电方案需适配。例如,直接起动电机可采用再起式或保持式抗晃电;变频启动电机主要采用再起式;软起动电机可采用再起式或保持式。 [10]
高压电动机的防晃电技术主要通过投用低电压延时跳闸功能躲过晃电时间,以及关键辅机选用防晃电接触器、控制电源采用UPS等措施。 快切装置在电源线路故障时快速恢复供电,作为系统级防晃电配合措施。
防晃电措施的使用原则是只在停电后短时间内(一般为2~5s)起作用,等待电压恢复。超出该时间应自动解除,避免电机盲目自起动。对于手动停车或事故跳闸,措施无效。
应用领域与案例
防晃电技术及产品主要应用于对生产连续性要求极高的工业领域,以应对电网“晃电”导致的非计划停机风险。其主要应用行业包括石油、化工、钢铁、冶金、电力、制药、煤炭、造纸等 [1-2] [15-16]。
在钢铁行业,济南钢铁曾采用防晃电产品进行试验,有效解决了因雷击、短路等引起的晃电导致的接触器脱扣问题,证明了方案的可行性 。在化工行业,联泓新材料等企业通过选用防晃电接触器、配置快切装置、投入低电压延时保护等措施,构建了综合防晃电体系 [12]。乐亭信泰化工、开封华瑞新材料等项目则应用了抗晃电装置,保障了连续生产 。南京钛白化工有限责任公司通过实施抗晃电改造,使因电力系统影响造成的非计划停工现象从改造前的每年3~5次降至零
对于半导体等对电能质量极度敏感的行业,因其生产设备对电压暂降极为敏感,常需配置UPS、IUPS或专用的电压暂降保护装置(VDC)来构建末端防御
发展历程与趋势
早期的防晃电方案主要依靠备用电源(UPS)、直流电源或选用释放电压较低的专用接触器 。随后,出现了独立的防晃电模块和智能防晃电装置,实现了从被动适应到主动保持与再启动的转变
例如2006年济南钢铁的试验就采用了防晃电接触器与延时模块、再起动控制器相结合的方案 。技术从单一功能(如仅保持或仅再起动)向“保持+再起动”复合功能发展,从固定参数向用户可编程、自适应不同接触器型号发展,并集成通讯(如MODBUS-RTU)、事件记录、录波等智能化功能 ,部分产品还具备了识别和应对连续晃电的能力