CN202917938U - 一种防晃电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种防晃电系统，以解决关键供电设备的断路器失压脱扣器和交流接触器因晃电掉闸造成生产中断的问题。包括断路器、接触器，所述断路器和接触器上均加装有延时模块。本实用新型解决了关键供电设备的断路器失压脱扣器和交流接触器因晃电掉闸造成生产中断的问题，采用本实用新型后，防晃电效果超出了提出实施方案前的治理目标，取得了良好的效果。

Description

一种防晃电系统

技术领域

   本实用新型属于电学领域，特别涉及一种低压断路器、接触器防晃电电路。

背景技术

“晃电”——指的是电网因雷击、短路、重合闸、同一段设备启动以及其他原因造成局部电网瞬时失压、或电压大幅度波动的现象。酒钢宏兴股份公司厂矿电气设备均为380V低压配电系统，大量使用了带失压脱扣的断路器和电磁交流接触器，一旦发生“晃电”现象，电压降低到一定程度，失压脱扣器和交流接触器就会因电磁吸力不足而自动掉闸，造成生产机组停机中断，扩大生产事故范围和设备等损失。

酒钢（集团）公司电网因发生短路故障，每年多次公司内部电网“晃电”（电压凹陷、波动）造成大面积停产事故，扰乱正常生产秩序，造成重大损失。根据酒钢电网多次故障检测到的数据显示：110kv发生故障，继电保护装置可在60ms内将故障点切除，系统电压恢复正常；10kv发生故障，可在120ms内将故障点切除，系统电压恢复正常。在如此短的时间内，如果一些关键供电设备的断路器失压脱扣器和交流接触器不因“晃电”掉闸，则可避免生产中断，缩小事故影响范围。

实用新型内容

   本实用新型的目的是提供一种防晃电系统，以解决关键供电设备的断路器失压脱扣器和交流接触器因晃电掉闸造成生产中断的问题。

   为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

   本实用新型采用的第一种技术方案为：

一种防晃电系统，包括断路器、接触器，所述断路器和接触器上均加装有延时模块。

其工作原理有两类：重合闸工作模式和接触器主触头不脱扣工作模式

 重合闸工作模式 

当主电源因电压波动短时失电时，接触器“KM”线圈失电，接触器主触头断开，此时延时模块的接点（端子6、8）在延时时间内仍然处于闭合状态，接触器“KM”线圈回路保持接通；当波动结束，电压恢复正常后，“KM”线圈重新得电，接触器主触头重合闸。由于电机的惯性作用，接触器重合闸时电机并未完全停止旋转，因此电机自启动后可连续运转。

为保证重合闸成功，延时时间应不小于0.5s，但不宜大于10s。

 接触器主触头不脱扣工作模式

正常运行时，操作电源通过“延时模块”端子1和2向其内部的电容器充电，当母线失电或电压瞬间降低时，电容器通过端子3和4向操作回路放电，使接触器“KM”线圈继续带电并保持足够吸力，保证接触器主触头短时内不脱扣，电压恢复正常后，电机继续运转。图2中，DCS“停”接点也需增加延时，才能保证电容器放电时操作回路处于接通状态。

为保证躲过“晃电”时间，“延时模块”的延时时间应不小于0.3s，但不宜大于10s。Ⅰ、Ⅱ类负荷的延时可设定为2—3s；Ⅲ类负荷，延时可设定为0.5s，避免过多电机同时自启动。

本实用新型采用的第二种技术方案为：

一种防晃电系统，包括高压供电设备，所述高压供电设备上连接有永磁式交流断路器。

首先将普通电磁式断路器与永磁式交流断路器进行对比，两者的工作原理的区别。

1）普通电磁式断路器：在合闸时以及运行过程中，断路器线圈始终带电，断路器靠线圈产生的电磁力将主触点吸合，并保持主触点接通；跳闸时，将线圈回路断开，线圈失电，主触点断开。由于普通电磁式断路器线圈运行中长期带电，工作能耗很高，产生噪音，线圈温度会升高发热，电压波动时接触易掉闸。

2）永磁式交断路器只在合闸瞬间线圈带电，合闸过程结束后，线圈断电，断路器靠自身所带的永磁机构将主触点吸住，保持主触点接通；跳闸时，向线圈通入反向脉冲电流，抵消永磁铁的磁力，主触点断开。永磁断路器采用永磁保持、电子控制的方式来实现普通电磁断路器的所有功能，其结构简单、零部件少、节能显著、受电网电压波动影响小，采用电子模块控制，可根据现场需要设定释放电压值(断电为零电压)，并可设定延迟一段时间再发出反向脉冲电流，可实现低电压延时释放的功能，能有效防止电网电压波动造成断路器跳闸。

3）采用永磁式交断路器主要原因有：

、不受网电压干扰,不打颤，在额定电压30%到130%电压波动范围内,仍然能可靠的吸合,触头没有颤动现象。

、可选择释放电压，永磁式交流断路器采用的是电子模块控制吸合系统,在释放电压上可以做到精确控制,并且还可以做到欠压、过压、二次保护断相、过流等等的将众多保护集成一体的电子模块式控制体系，具备 “智能型”控制系统二次开发平台。

、由于运行过程中由永磁铁保持吸合状态，断路器线圈不带电，因此无噪音,无温升。

、永磁式交流断路器因为电子模块内选用的是微功耗电子元件，所以在稳定工作状态的维持电流一般在微安级,最多达到毫安级，因此，功耗极低，运行功耗只有普通交流断路器的0.2%，是一种节能效果十分显著的产品。

永磁断路器释放时间可根据负荷性质不同设定不同时间，Ⅰ、Ⅱ类负荷的延时可设定为2—3s；Ⅲ类负荷延时可设定为0.5s。

本实用新型采用的第三种技术方案为：

一种防晃电系统，包括电源所述电源的供电目前上加装有备用电源，所述备用电源具备备用电源自投功能。

该方案适用于母线受电开关防“晃电”。作用原理如下：当工作电源的受电开关跳闸后，备用电源自动投入，利用备用电源和工作电源的切换时间，躲过电压波动时间，备用电源投入后，电网电压已恢复正常，用电负荷可连续运转。

备用电源自投的时间可选择为工作电源的受电开关跳闸后0.3s（可靠躲过电压波动时间）。

本实用新型的有益效果是：

酒钢炼轧厂炼钢板坯连铸机、精炼LF炉电气设备的电压凹陷治理工作按计划于2008年10月至2011年2月分别试验性实施，整体电气系统的改造于2011年2月8日全部完成改造内容并交付生产岗位。效果如下：

1） 联机模拟试车其配套电气设备系统运行良好，彻底的解决了原系统电网电压凹陷时正在生产的设备停机，导致的铸机钢坯卧坯、漏钢事故及精炼LF炉钢包长时间的钢水侵泡漏钢生产事故的发生。

2） 实现了原系统在电压凹陷时产生的调速系统瞬间保持原状态功能，3月11日炼轧厂5#板坯连铸生产到第11炉后尾坯拉出所有水冷段后，人工模拟电网凹陷状态进行了测试，供电系统电压回零100毫秒断路器、接触器均保持闭合状态，板坯连铸机拉矫系统变频报出故障，由计算机操作一键复位拉矫系统，快速的恢复了拉矫系统功能，启动拉矫系统顺利的拉出了尾坯。

3）此次板坯连铸机的凹陷治理，有效的解决了电压凹陷后原系统落后繁琐的送电问题，提升了拉矫及其配套系统的设备性能，在电压凹陷波动时长不超过600毫秒时段，改造效果达到了电压凹陷后快速恢复，板坯连铸机拉矫系统拉出事故坯的预期改造目标。

炼轧厂板坯铸机、精炼LF炉凹陷治理的效果超出了提出实施方案前的治理目标，取得了良好的电压凹陷治理效果，同时也显现出在电压凹陷波动后，板坯铸机液压停泵及精炼LF炉生产过程中断长时间送电侵泡钢包漏钢事故，我们将板坯连铸机和精炼LF炉的电压凹陷治理好的经验向其他生产企业推广，使企业经济损失最小的目标努力。   

附图说明

   图1是本实用新型第一个实施例的重合闸工作模式示意图；

图 2是本实用新型第二个实施例的接触器主触头不脱扣工作模式。

具体实施方式

   下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

   一种防晃电系统，包括断路器、接触器，断路器和接触器上均加装有延时模块。其工作原理有两类：重合闸工作模式和接触器主触头不脱扣工作模式。

实施例1

   如图1所示，重合闸工作模式，延时模块接在接触器的延时重合闸端子或延时自启动端子之间，延时模块的延时时间为0.5-10s。

如图1工作原理：当主电源因电压波动短时失电时，接触器“KM”线圈失电，接触器主触头断开，此时延时模块的接点（端子6、8）在延时时间内仍然处于闭合状态，接触器“KM”线圈回路保持接通；当波动结束，电压恢复正常后，“KM”线圈重新得电，接触器主触头重合闸。由于电机的惯性作用，接触器重合闸时电机并未完全停止旋转，因此电机自启动后可连续运转。

为保证重合闸成功，延时时间应不小于0.5s，但不宜大于10s。

实施例2

   如图2所示，接触器主触头不脱扣工作模式，接触器的DCS“停”点也加装有延时模块，延时模块的延时时间不小于0.3s。

如图2工作原理：正常运行时，操作电源通过“延时模块”端子1和2向其内部的电容器充电，当母线失电或电压瞬间降低时，电容器通过端子3和4向操作回路放电，使接触器“KM”线圈继续带电并保持足够吸力，保证接触器主触头短时内不脱扣，电压恢复正常后，电机继续运转。图2中，DCS“停”接点也需增加延时，才能保证电容器放电时操作回路处于接通状态。

为保证躲过“晃电”时间，“延时模块”的延时时间应不小于0.3s，但不宜大于10s。I、II类负荷的延时可设定为2—3s；III类负荷，延时可设定为0.5s，避免过多电机同时自启动。

实施例3

   对于高压供电设备，包括高压供电设备，其特征在于：所述高压供电设备上连接有永磁式交流断路器。

高压供电设备采用永磁式交流断路器。首先将普通电磁式断路器与永磁式交流断路器进行对比，两者的工作原理的区别。

1）普通电磁式断路器：在合闸时以及运行过程中，断路器线圈始终带电，断路器靠线圈产生的电磁力将主触点吸合，并保持主触点接通；跳闸时，将线圈回路断开，线圈失电，主触点断开。由于普通电磁式断路器线圈运行中长期带电，工作能耗很高，产生噪音，线圈温度会升高发热，电压波动时接触易掉闸。

2）永磁式交断路器只在合闸瞬间线圈带电，合闸过程结束后，线圈断电，断路器靠自身所带的永磁机构将主触点吸住，保持主触点接通；跳闸时，向线圈通入反向脉冲电流，抵消永磁铁的磁力，主触点断开。永磁断路器采用永磁保持、电子控制的方式来实现普通电磁断路器的所有功能，其结构简单、零部件少、节能显著、受电网电压波动影响小，采用电子模块控制，可根据现场需要设定释放电压值(断电为零电压)，并可设定延迟一段时间再发出反向脉冲电流，可实现低电压延时释放的功能，能有效防止电网电压波动造成断路器跳闸。

3）采用永磁式交断路器主要原因有：

、不受网电压干扰,不打颤，在额定电压30%到130%电压波动范围内,仍然能可靠的吸合,触头没有颤动现象。

、可选择释放电压，永磁式交流断路器采用的是电子模块控制吸合系统,在释放电压上可以做到精确控制,并且还可以做到欠压、过压、二次保护断相、过流等等的将众多保护集成一体的电子模块式控制体系，具备 “智能型”控制系统二次开发平台。

、由于运行过程中由永磁铁保持吸合状态，断路器线圈不带电，因此无噪音,无温升。

、永磁式交流断路器因为电子模块内选用的是微功耗电子元件，所以在稳定工作状态的维持电流一般在微安级,最多达到毫安级，因此，功耗极低，运行功耗只有普通交流断路器的0.2%，是一种节能效果十分显著的产品。

永磁断路器释放时间可根据负荷性质不同设定不同时间，Ⅰ、Ⅱ类负荷的延时可设定为2—3s；Ⅲ类负荷延时可设定为0.5s。

实施例4

对于380V供电，在电源的供电目前上加装有备用电源，备用电源具备备用电源自投功能。

在380V供电母线增加备用电源，并设置“备用电源自投”功能。此方案发挥作用的条件：当母线电压波动时，其所带的重要负荷具备延时跳闸的功能，且延时时间大于备用电源切换时间。也就是说，备用电源成功投入后，电动机的开关还没有跳闸，电机还在连续运转，此种情况方案四才能发挥作用。

为防止母线故障时备用电源合在故障点上，扩大事故范围，备用电源尽可能选用独立电源，避免采用“母联”开关自动投入，同时备用电源要配备完善的继电保护功能。

实际使用效果：

宏兴股份公司炼轧厂炼钢现场对交流接触器、断路器防“晃电”做了以下几种实际使用方式。

1、实际使用方式一

对现场板坯连铸机区域的主机部分供电电源接触器、断路器加装延时模块。

对现有接触器控制回路进行改造，增设延时模块（定做的），当发生“晃电”时，接触器经过延时可有效躲过电压波动继续运行；当母线失电时间超过延时时间，则交流接触器跳闸，可防止电机完全停转后突然来电时自启动造成同步电网冲击；生产重要设备损坏及危及现场员工的人身安全。

2、实际使用方式二

对现场精炼LF炉主供电回路及除尘风机系统区域的供电电源部分加装永磁式断路器。

3、实际使用方式三

在板坯连铸机变电所两路供电系统设备设置“联锁”自投功能。当电网电压出现波动，运行设备跳闸，备用设备通过“联锁”自动投入运行。在备用设备 “联锁”自投过程中，电网电压已恢复正常，因此备用设备投入后可连续运转。

4、实施后的效果

炼轧厂炼钢板坯连铸机、精炼LF炉电气设备的电压凹陷治理工作按计划于2008年10月至2011年2月分别试验性实施，整体电气系统的改造于2011年2月8日全部完成改造内容并交付生产岗位。

1） 联机模拟试车其配套电气设备系统运行良好，彻底的解决了原系统电网电压凹陷时正在生产的设备停机，导致的铸机钢坯卧坯、漏钢事故及精炼LF炉钢包长时间的钢水侵泡漏钢生产事故的发生。

2） 实现了原系统在电压凹陷时产生的调速系统瞬间保持原状态功能，3月11日炼轧厂5#板坯连铸生产到第11炉后尾坯拉出所有水冷段后，人工模拟电网凹陷状态进行了测试，供电系统电压回零100毫秒断路器、接触器均保持闭合状态，板坯连铸机拉矫系统变频报出故障，由计算机操作一键复位拉矫系统，快速的恢复了拉矫系统功能，启动拉矫系统顺利的拉出了尾坯。

3）此次板坯连铸机的凹陷治理，有效的解决了电压凹陷后原系统落后繁琐的送电问题，提升了拉矫及其配套系统的设备性能，在电压凹陷波动时长不超过600毫秒时段，改造效果达到了电压凹陷后快速恢复，板坯连铸机拉矫系统拉出事故坯的预期改造目标。

5、酒钢电网供电系统电压凹陷实际验证效果

2011年上半年酒钢供电系统电网产生的几次波动，炼轧厂板坯连铸机电压凹陷治理技术改造后效果的验证。

1）实际验证1：

4月6日15时19分，动力厂铁合金变电所3＃主变发生短路事故，铁合金变电所110kV母线电压降为0，事故持续时间63毫秒，造成公司110kV电网电压波动，炼轧厂4#板坯连铸机实际经历了一次63毫秒的电网电压回0V凹陷，在电网电压凹陷时设备运行情况如下：

⑴ 板坯连铸机变电所（板3）Ⅰ段、Ⅱ段（两路电源）更换的新型MT08H1断路器未跳闸。 

⑵ MCC电源控制加装延时模块的接触器无释放。

⑶ 4#、5#板坯连铸机拉矫变频系统未报故障。

⑷ 4#板坯连铸机仍然正常生产浇铸未受影响，板坯铸机生产操作工没有感到此次电网波动。

⑸ 大包液压站因系统压力低保护性停泵，起泵后正常。

2）实际验证2：

6月21日16时05分，动力厂110kV线路故障持续时间180毫秒，炼轧厂5#板坯连铸机、3#LF精炼炉实际经历了一次180毫秒的电网电压回0V凹陷，在电网电压凹陷时设备运行情况如下：

⑴ 3#变电所（板3）Ⅰ段、Ⅱ段更换的新型MT08H1断路器未跳闸。 

⑵ 精炼炉总电源及3#LF精炼炉分项电源控制永磁断路器无释放。

⑶ MCC电源控制加装延时模块的接触器无释放。

⑷ 4#、5#板坯连铸机拉矫变频系统部分报故障，但及时设计计算机程序复位，岗位操作只是感觉操作室照明闪动一下，5#机振动及拉速没有变化；随后我们查看趋势，在16时05分有轻微的波动，这种波动岗位操作工是感觉不到的，5#板坯连铸机正常生产浇铸未受影响。

⑸ 3#LF精炼炉正在生产过程在岗位操作工只感觉不到精炼电极电弧瞬间熄弧马上恢复电极电弧。

3）实际验证3：

7月19日16时18分，动力厂110kV线路故障持续时间190毫秒的电网电压回0V凹陷，板坯连铸机实际经历电网电压波动。

⑴ 3#变电所（板3）Ⅰ段、Ⅱ段更换的新型MT08H1断路器未跳闸。 

⑵ MCC电源控制加装延时模块的接触器无释放。

⑶ 4#、5#板坯连铸机拉矫变频系统未报故障。

⑷ 4#板坯连铸机仍然正常生产浇铸未受影响。

⑸  大包液压站因系统压力低保护性停泵，起泵后正常。

通过2011年4月6日和7月19日三次电网电压凹陷故障，验证了炼轧厂板坯连铸机、精炼LF炉电压凹陷治理工作成果，在供电系统电网电压凹陷波动时出现在63-200毫秒内，4#、5#板坯连铸机生产浇铸和精炼LF炉生产过程中均无任何影响。

6、结论是：炼轧厂板坯铸机、精炼LF炉凹陷治理的效果超出了提出实施方案前的治理目标，取得了良好的电压凹陷治理效果，同时也显现出在电压凹陷波动后，板坯铸机液压停泵及精炼LF炉生产过程中断长时间送电侵泡钢包漏钢事故，我们将板坯连铸机和精炼LF炉的电压凹陷治理好的经验向其他生产企业推广，使企业经济损失最小的目标努力。

Claims (5)

1.一种防晃电系统，包括断路器、接触器，其特征在于：所述断路器和接触器上均加装有延时模块。

2.如权利要求1所述的防晃电系统，其特征在于：所述延时模块接在接触器的延时重合闸端子或延时自启动端子之间，延时模块的延时时间为0.5-10s。

3.如权利要求1所述的防晃电系统，其特征在于：接触器的DCS“停”点也加装有延时模块，延时模块的延时时间不小于0.3s。

4.一种防晃电系统，包括高压供电设备，其特征在于：所述高压供电设备上连接有永磁式交流断路器。

5.一种防晃电系统，包括电源，其特征在于：所述电源的供电目前上加装有备用电源，所述备用电源具备备用电源自投功能。

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