LNG接收站低壓設(shè)備防晃電研究及解決方案

LNG接收站低壓設(shè)備防晃電研究及解決方案

摘要：本文介紹了晃電產(chǎn)生的原因，晃電對生產(chǎn)工藝的危害，通過對低壓電機(jī)跳閘原因的分析，研究防晃電技術(shù)方案，通過比較選擇最佳解決晃電方案，保障工藝設(shè)備安全穩(wěn)定運行。關(guān)鍵詞：晃電、真空接觸器、電機(jī)跳閘1晃電產(chǎn)生的原因及現(xiàn)象晃電是指因雷擊、短路或其他原因造成的電網(wǎng)短時電壓波動或短時斷電的現(xiàn)象?；坞姷幕粳F(xiàn)象有:電壓突降、突升、短時斷電、電壓閃變。電壓突降，電壓有效值降至額定值的10%至90%,且持續(xù)時間為10ms至1min（典型持續(xù)時間為10ms~600ms）；電壓突升,電壓上升至額定電壓的110~180%，持續(xù)時間為半個周期至1min；短時斷電,持續(xù)時間在半個周期至3s的供電中斷（如備自投、重合閘等）；電壓閃變，電壓波形包絡(luò)線呈規(guī)則的變化或電壓幅值一系列的隨機(jī)變化，一般表現(xiàn)為人眼對電壓波動所引起的照明異常而產(chǎn)生的視覺感受。2晃電對接收站的危害電氣設(shè)備交流接觸器由于晃電導(dǎo)致線圈端電壓低于維持電壓而發(fā)生脫扣，主觸頭斷開，所控制負(fù)荷設(shè)備停運，與之關(guān)聯(lián)的重要負(fù)荷設(shè)備聯(lián)鎖停車，進(jìn)而造成連續(xù)工藝生產(chǎn)系統(tǒng)被迫停產(chǎn)，產(chǎn)生巨大損失的同時，還有可能引起火災(zāi)、爆炸等惡性事故的發(fā)生。2019年某一個月時間內(nèi)，有記載的外供電線路發(fā)生晃電時，接收站內(nèi)部分低壓設(shè)備跳車，導(dǎo)致觸發(fā)聯(lián)鎖影響外輸：1）外電瞬時接地，導(dǎo)致燃料氣電加熱器E-2201A和E-1601C冷卻水泵停車，外輸量暫時降低190t/h。供電正常后重啟設(shè)備，恢復(fù)運行；2）外電晃電，導(dǎo)致E-1601C冷卻水泵、E-2201A燃料氣電加熱器、P-2401B生產(chǎn)水泵、電解制氯系統(tǒng)停車。供電正常后重啟設(shè)備，恢復(fù)運行；3）外電晃電，E-1601C冷卻水泵停車，供電正常后重啟。外電接地導(dǎo)致短短一個月發(fā)生三次晃電，對接收站工藝生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。3低壓設(shè)備跳車原因查找及分析作為潤滑、冷卻、動力、供熱、供水、供氣介質(zhì)來源的各種重要電氣設(shè)備貫穿于LNG接收站整個工藝生產(chǎn)系統(tǒng)中，一旦由于部分重要低壓電機(jī)出現(xiàn)供應(yīng)中斷勢必引起聯(lián)鎖反應(yīng)，造成系統(tǒng)性停產(chǎn)停車事故的發(fā)生。類似事件已在LNG造成過部分工藝流程停車事件，因此必須解決重要負(fù)荷設(shè)備跳車問題。3.1原因分析從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等方面分析造成電機(jī)停車的原因可能有：1）工藝人員操作不當(dāng)；2）控制回路或主回路電氣元件故障或線路老化短路；3）機(jī)泵內(nèi)雜志導(dǎo)致出口堵塞，電機(jī)過載；4）綜保邏輯程序錯誤；5）電力系統(tǒng)瞬時故障，電壓瞬時下降；6）工藝參數(shù)變送器故障。3.2原因確認(rèn)查看DCS事件記錄顯示工藝操作員跳車時間并未進(jìn)行任何操作，可以排除工藝人員操作不當(dāng)；通過觀察電氣元器件的外觀、以及相關(guān)絕緣、電阻等測試試驗，并未發(fā)現(xiàn)有電氣元件明顯故障以及線路老化、絕緣不良等情況。對斷路器、接觸器、保險、繼電器等進(jìn)行通斷電試驗并測量通斷狀態(tài)均正常。對機(jī)泵出口進(jìn)行檢查并查看跳閘歷史記錄并未發(fā)現(xiàn)因機(jī)泵內(nèi)雜質(zhì)導(dǎo)致出口堵塞，電機(jī)過載現(xiàn)象。檢查保護(hù)裝置，通過對保護(hù)裝置進(jìn)行動作試驗及邏輯條件驗證，確認(rèn)邏輯保護(hù)程序正常，滿足要求。通過對現(xiàn)場儀表變送器進(jìn)行校驗并與DCS顯示進(jìn)行比對，確認(rèn)工藝參數(shù)變送器正常。查看電氣工程師站事件記錄，發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備每次跳車時均出系統(tǒng)電壓瞬時下降的情況。通過上述驗證，找到了造成負(fù)荷設(shè)備非正常跳車的原因為：電力系統(tǒng)瞬時故障，電壓瞬時下降（即晃電）。4晃電解決方案探索由于設(shè)備控制回路交流接觸器線圈維持吸合所需電壓較高，一旦發(fā)生晃電，系統(tǒng)電壓下降至接觸器線圈維持電壓以下，將會導(dǎo)致交流接觸器釋放，所控制的負(fù)荷設(shè)備跳車最終導(dǎo)致整個工藝流程停車。測定發(fā)現(xiàn)接觸器釋放電壓為額定電壓50%即AC110V左右。釋放電壓過高在電壓大幅度波動時顯然不能使接觸器線圈保持吸合。為解決晃電問題計劃對回路交流接觸器進(jìn)行研究更換。一將交流接觸器更改為永磁式交流接觸器永磁式交流接觸器動作原理是由安裝在接觸器聯(lián)動機(jī)構(gòu)上極性固定不變的永磁鐵，與固化在接觸器底座上的可變極性軟磁鐵相互作用，從而達(dá)到吸合、保持與釋放的目的。軟磁鐵的可變極性是通過與其固化在一起的電子模塊產(chǎn)生十幾到二十幾毫秒的正反向脈沖電流，而使其產(chǎn)生不同的極性。根據(jù)現(xiàn)場需要，用控制電子模塊來控制設(shè)定的釋放電壓值，也可延遲一段時間再發(fā)出反向脈沖電流，以達(dá)到低電壓延時釋放或斷電延時釋放的目的，使其控制的電機(jī)免受電網(wǎng)晃電而跳停，從而保持生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。現(xiàn)場將海水泵冷卻水泵A控制回路接觸器更換為上述永磁式交流接觸器，并對該設(shè)備使用情況進(jìn)行持續(xù)跟蹤，此臺泵組并未再發(fā)生過晃電跳車事件，但同時也帶來一個新的問題，那就是在工藝要求停泵或者切換備用泵運行時，無法實現(xiàn)現(xiàn)場操作停止按鈕停泵。通過對永磁式交流接觸器進(jìn)行動作特性試驗，發(fā)現(xiàn)永磁式交流接觸器在線圈斷電后仍保持吸合5秒鐘左右，進(jìn)而找到造成水泵無法手動停車的原因為：永磁式接觸器防晃電延時過長。因而排除使用永磁式交流接觸器。二將交流接觸器更改為真空交流接觸器真空接觸器通常由絕緣隔電框架、金屬底座、傳動拐臂、電磁系統(tǒng)、輔助開關(guān)和真空開關(guān)管等部件組成。當(dāng)電磁線圈通過控制電壓時，銜鐵帶動拐臂轉(zhuǎn)動，使真空開關(guān)管內(nèi)主觸頭接通，電磁線圈斷電后，由于分閘彈簧作用，使主觸頭分?jǐn)?。普通接觸器只有一個線圈，而交流真空接觸器卻有兩個線圈，每個線圈兩個繞組，一個繞組先線粗匝數(shù)少，另一個繞組線細(xì)匝數(shù)多，其原理見下圖。在接觸器吸合之前，KM1是閉合的，當(dāng)啟動時，整流橋得電，電源從正極->上面的Q1線圈->KM1->下面的Q1線圈->電源負(fù)極，這時KM1將兩個Q2線圈短接，電流沒有經(jīng)過Q2，只流過兩個Q1線圈，由于Q1線圈的線徑粗，匝數(shù)少，所以它的阻抗就小，流過的電流大，可以讓電磁鐵獲得更大的磁力。當(dāng)完成吸合過程后，銜鐵的吸合，使真空管閉合的同時，也打開了常閉輔助觸點KM1，由于，沒有KM1短接，兩個Q2線圈被串入回路中。電流途徑：電源從正極->上面的Q1線圈->上面的Q2線圈->下面的Q2線圈->下面的Q1線圈->電源負(fù)極.由于Q2線圈的線徑細(xì)，匝數(shù)多，阻抗就大，被串入回路之后，整個回路的電流就減小。電磁鐵的磁力減小，維持住銜鐵的吸合狀態(tài)即可。對上述真空接觸器進(jìn)行多次試驗，測得其釋放電壓為AC47V左右，已能達(dá)到防晃電要求，將此真空接觸器應(yīng)用于接收站海水泵冷卻水泵A及SCV-B冷卻水泵控制回路，進(jìn)行多次分合試驗，對工藝操作停機(jī)也沒有影響。后期對兩臺泵組進(jìn)行持續(xù)跟蹤，兩臺泵組再未發(fā)生過晃電跳車事件以及手動無法停機(jī)問題。5結(jié)論真空接觸器線圈實際為直流電源線圈，電流穩(wěn)定，可保證真空接觸器可靠吸合，釋放電壓值低，是交流線圈接觸器所不能比擬的。用此種接觸器用于重要機(jī)泵組控制系統(tǒng)既能防晃電又能實現(xiàn)工藝操作停泵的功能。為LNG接收站設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定運行提供了強(qiáng)有力保證。參考文獻(xiàn)：[1]林抒毅，許志紅．晃電