許多企業(yè)對生產連續(xù)性要求很高，特別是石化行業(yè)，許多由交流電動機驅動的關鍵設備在工藝流程上是不允許跳閘停車的，這些關鍵電動機一旦跳閘停車，將會造成整個系統(tǒng)非計劃停運，給企業(yè)帶來很大的經濟損失。然而，在實際運行中有很多不確定因素引起電網晃電，造成電動機控制元件接觸器釋放電機停機進而導致整個裝置停車。

為了避免晃電造成的不必要的損失就需要對電機拖動系統(tǒng)容易受晃電影響的環(huán)節(jié)進行新技術應用和改造，增強整個電力系統(tǒng)抵御晃電的能力。本文從晃電對接觸器的影響入手，通過部分電機防晃電改造實例詳細介紹了FS－ZDⅡ抗晃電再啟動繼電器在接觸器防晃電方面的具體應用。

1 防晃電設備選型

交流接觸器在低壓電動機控制系統(tǒng)中應用非常廣泛，占了相當大的比例。由于工作原理的特點，當電網出現(xiàn)晃電時會造成其合閘線圈短時斷電或電壓過低，導致線圈對鐵芯的吸力小于釋放彈簧的彈力而使接觸器釋放。要解決晃電對交流接觸器的影響，需要采用一些具備防晃電功能的元器件對原有控制電路進行改造。市場上防晃電產品有很多，結構原理及技術特點各不相同，常見的有以下幾種：

1.1 節(jié)能型交流接觸器

節(jié)能型交流接觸器特點是有比較低的保持電壓，如CJ20J系列交流接觸器標稱的控制電源吸合電壓范圍為85%～110% Us、釋放電壓范圍為20%～75% Us。

1.2 FS防晃電交流接觸器

FS防晃電交流接觸器接線圖和外觀見圖1， 其操作接通、分斷與常規(guī)接觸器完全相同。電源正常狀態(tài)下，控制模塊處于儲能狀態(tài)。接觸器的啟動與停止與常規(guī)接觸器一樣，當有“晃電”發(fā)生使電壓降到接觸器的維持電壓以下時，控制模塊開始工作，以儲能釋放的形式保持接觸器繼續(xù)吸合，避免交流接觸器跳閘。當電源電壓恢復后，控制模塊又轉入儲能狀態(tài) 。

FS防晃電接觸器和普通接觸器接線有區(qū)別，如圖1所示，在停止按鈕SB1斷開發(fā)出分閘指令的同時短接FS接觸器的A1和A3端子釋放儲能，F(xiàn)S接觸器才能迅速分閘，如果線路接錯接觸器會出現(xiàn)分閘不成功的情況。

圖1 FS防晃電交流接觸器控制原理圖和外觀圖

1.3 FS－MD延時模塊的控制電路

FS－MD延時模塊可以通過面板設定延時時間0.3秒～6.6秒（時間等級為0.3秒），使交流接觸器按設定時間延時脫扣，抵御“晃電”。FS－MD延時模塊見外形及控制原理圖見圖2。

圖2 FS－MD延時模塊外形及控制電路

圖2中FS－MD延時模塊，＃1、3端子輸入220～V交流電源，＃5、6端子輸出100V直流電壓，實現(xiàn)交流接觸器的直流無聲運行。延時模塊的內部控制電路一旦監(jiān)測到＃1、3端子輸入的交流電源發(fā)生晃電，則根據(jù)預先設定的延時時間維持＃5、6端子輸出的直流電壓，確保接觸器不會釋放，起到防晃電的作用。

1.4 FS－ZDⅡ抗晃電再啟動繼電器

FS－ZDⅡ抗晃電再啟動繼電器如圖3所示。該繼電器采用單片機控制，用于控制220V或380V交流接觸器再次啟動的控制器，它可以通過面板設置所有參數(shù)且使其可視化并實現(xiàn)以下功能。

1.4.1 延時再啟動設定時間：0.5秒～30秒，晃電結束電壓恢復后，按照這個時間進行延時啟動。

1.4.2 閉鎖不啟動設定時間：0.5秒～30秒，當晃電持續(xù)時間超過這個時間，將閉鎖不啟動。

1.4.3 記錄并顯示啟動次數(shù)和電網的晃電次數(shù)。

圖3 FS－ZDⅡ系列抗晃電再啟動繼電器

圖4所示為采用FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器的三相異步電動機啟動控制線路，當按下啟動按鈕SB2后，接觸器KM吸合，其輔助常開觸點閉合完成自保，主觸頭閉合電機開始運轉。當系統(tǒng)發(fā)生晃電時，接觸器KM釋放。與此同時，F(xiàn)S－ZDⅡ自啟動繼電器通過＃8、9電源輸入端子監(jiān)測到線路發(fā)生晃電，如果電網在規(guī)定時間內恢復正常，則FS－ZDⅡ自啟動繼電器的＃5、6端子按設定的時間延時后閉合自動啟動電動機。

圖4 采用FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器的啟動控制線路

筆者對以上4種防晃電產品的功能及技術特點進行了比較，節(jié)能型接觸器雖然可以防止相當一部分電壓驟降型晃電造成的影響。但節(jié)能型交流接觸器對于電源短時中斷的晃電情況無能為力，顯然不符合要求。

FS－MD模塊可以適用各種類型的晃電，但是一個FS－MD模塊只能匹配一臺接觸器，而需要改造電機的控制回路都比較復雜，有很多聯(lián)鎖條件。線路中除了主接觸器外還有一些輔助的繼電器協(xié)同工作，主接觸器線圈中往往串接了這些繼電器的輔助觸點，因此僅僅主接觸器防晃電是不夠的，所以FS－MD模塊也不能滿足要求。

剩下的FS防晃電交流接觸器和FS－ZDⅡ系列抗晃電再啟動繼電器雖然都可以滿足使用要求，但防晃電機理上是有區(qū)別的，防晃電再啟動繼電器是發(fā)生晃電時先將接觸器釋放，晃電結束后再合上接觸器；抗晃電接觸器則是保持接觸器不釋放來躲過晃電。

FS防晃電交流接觸器的缺點是這種控制線路對原有控制回路改動量大，圖1所示僅為簡單的示意圖，實際的電機控制電路更為復雜，不僅有停車按鈕還有DCS停車聯(lián)鎖和電氣保護聯(lián)鎖，線路改動更復雜改造成本也更高（見圖5）。

圖5 采用FS防晃電交流接觸器的實際控制原理圖

相比之下，F(xiàn)S－ZDⅡ抗晃電自啟動繼電器不僅功能強大、體積小巧，而且線路簡單對原有控制回路改動極少改造成本低，更適合于對舊的控制線路進行改造。

2 線路控制原理設計

圖6-1 FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器實際改造電路圖

在原有控制電路的基礎上，筆者對某企業(yè)MP401A/B等8臺異步電動機控制電路進行了簡單的改造。如圖6-1所示，虛線框內為FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器，線路防晃電再啟動控制原理如下：電網發(fā)生晃電時，KA1（儀表DCS閉鎖信號）、K2F（電氣故障出口中間）、K2.1（主接觸器）中任一繼電器或接觸器受晃電影響釋放都會造成電機跳閘。

此時K79（FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器）通過8、9號端子監(jiān)控到了電網發(fā)生晃電，通過5、6號端子監(jiān)控到電機已經跳閘。如果電網電壓在設定的時間內恢復正常（3秒內）則5、6號端子按設定的時間延時閉合，再啟動電機；如果晃電時間超過設定的時間則閉鎖不啟動。如果是正常停車或者儀表聯(lián)鎖、保護跳閘則由于K79（FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器）8、9號端子監(jiān)控到電網電壓正常，防晃電再啟動繼電器不會誤動作。

3 安裝及參數(shù)設置

3.1 安裝

如圖6-2所示，所有FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器安裝在MNS抽屜柜盤后二次回路外接端子處，其工作電源通過塑殼斷路器QF1直接取自母線與抽屜柜單元無關，這樣做有以下四點好處：

3.1.1 抽屜柜的停送電操作不影響FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器運行，不會因為抽屜柜的停送電操作發(fā)生誤動作。

3.1.2 所有線路改造在控制回路外接端子上完成，抽屜柜單元及現(xiàn)場操作柱線路無需改動。

3.1.3 QF1有兩個作用，一是作為實驗開關，通過QF1的瞬時分合能夠模擬電網發(fā)生晃電，以此來檢驗FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器工作是否正常；二是當FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器發(fā)生故障或其它特殊情況下需要將FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器退出運行時，只要將QF1分斷就可以將防跳保護退出。

3.1.4 安裝在盤后方便檢修人員巡檢。

圖6-2 FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器安裝圖

3.2 參數(shù)設置

“晃電”對于系統(tǒng)的影響，取決于電源電壓的下降和持續(xù)時間。系統(tǒng)大，輸、配電線路對地存在電容，三相導線之間也存在著電容就大，電容作用將延緩電壓下降和上升速率。不同系統(tǒng)晃電時電壓波也不同（見圖7），絕大多數(shù)系統(tǒng)晃電持續(xù)時間都小于2秒。

圖7不同系統(tǒng)晃電后電壓下降和恢復曲線

“晃電”持續(xù)的時間不長（小于2秒），接觸器脫扣。在這個時間內，電機轉速雖然開始降低，但由于轉動慣量的作用，轉速下降的并不明顯。電壓恢復后，再啟動繼電器動作電動機電流從零開始上升，并有非周期分量的沖擊，然后迅速恢復到運行值（見圖8曲線1），生產連續(xù)性及電網不受影響。

如果“晃電”持續(xù)時間繼續(xù)增加，則電機轉速迅速下降低于額定值的30%，電壓恢復后，電動機電流見圖8曲線2，此時非周期電流分量和啟動電流對電網的沖擊及對生產的影響就不容忽視，要考慮采取分批啟動的方式進行。由于本次改造涉及電機數(shù)量不多，功率也不大，即便同時啟動對電網沒有影響。所以本次改造所有FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器設置都一樣，延時再啟動時間設定為0.5秒；閉鎖不啟動時間設定為3秒。

圖8 晃電后電流恢復曲線

4 使用效果及注意事項

4.1 使用效果

石化企業(yè)經過2年半的運行，F(xiàn)S－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器故障率為零性能可靠，在多次系統(tǒng)發(fā)生晃電時及時再啟動避免了設備跳閘停機事故，很好地起到了晃電保護的作用。

4.2 改造中需要注意的問題

4.2.1 如果要大范圍采用FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器，就必須合理設置再啟動時間分批啟動，避免大量電機同時啟動對電網造成沖擊。

4.2.2 改造前要考慮好FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器的安裝位置，不能安裝在MNS抽屜單元內，否則不僅不能監(jiān)控而且抽屜單元的停送電操作會被當做晃電記錄下來。

5 結束語

對于使用普通的交流接觸器控制回路的抗晃電改造，如何既能實現(xiàn)抗晃電功能，又盡量減少對原有控制回路的改動，使用FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器是目前比較理想的方法。

FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器通過監(jiān)測交流接觸器線圈工作電壓及其自保點的狀態(tài)，判斷電機在晃電過程中的狀態(tài)變化，在晃電結束后按設定的時間再啟動被晃停的電動機。FS－ZDⅡ防晃電再啟動繼電器具有可靠性高，安裝方便，接線簡單等優(yōu)點，而且無需更改原控制柜及現(xiàn)場操作柱的接線。對于連續(xù)運行有著嚴格要求的設備或裝置而言，這種抗晃電的模式具有一定的推廣價值。

（編自《電氣技術》，作者為劉桂霞。）