一種電動（dòng）機再（zài）起動方法在石化企業中的應用

現有的采（cǎi）用PLC為核心的（de）再起動櫃成本高、接線複雜， 單機再起動繼電器僅（jǐn）靠依賴電動（dòng）機所在母線電壓及接觸器輔助觸點位置來判別失電，且（qiě）需要輔助電源，再起動失敗幾率較高。本文高級工程師石勇介紹了（le）一種在（zài）電（diàn）動機保護裝置中（zhōng）實現的電動（dòng）機（群） 失（shī）電再起動（dòng）方法，能夠可靠區分晃電（diàn）和正（zhèng）常停機情況，邏輯嚴謹，定值（zhí）設定靈活（huó），支持多（duō）種控製方式的電動機再（zài）起動， 且無須增加接線及成本。該方法已應用在石化企業中，並在多次晃電過程中均能正確動作。

0 引言

再（zài）起動是指晃（huǎng）電過程中，因電壓瞬時跌落引起電動機開關跳閘而甩負荷， 在電壓恢複（fù）正常後，電動機（jī）按照預設好的順序時間自（zì）動分批起動的過程。

石化行業屬於連續性生產企業， 其低壓廠用電係統中的許多電動機在工藝流程上是不（bú）允許跳閘停機（jī）的，此部分（fèn）關鍵電動機一旦跳閘停機（jī），將會造成非計劃停運， 給生產帶來很大的（de）經濟損失。但是在實（shí）際運行中有（yǒu）很多不確定因素（如雷擊、設備故障等（děng）），很容（róng）易對電網產生影響，使（shǐ）企業內部配電網供電電源電壓降低（dī）或短（duǎn）時中斷後又恢複供電（通常稱為晃電），造成低壓電動機跳閘停機，處於（yú）企業內部（bù）電網的電（diàn）動機也很容易受此影響導致生產停頓（dùn），從而造成很（hěn）大損失。

目前常用（yòng）的再起（qǐ）動方法是采用專用的自起動櫃或單機再起動繼電器。自起動櫃（guì）硬件成本高，接線複雜。單機再起動繼（jì）電（diàn）器成本（běn）稍微降低，但是（shì）需要增加（jiā）接線，且再起動（dòng）失敗幾率也較高，還會在正常停車後發生誤（wù）起動。

PCS－9692及PCS－9626微機可（kě）編程電動機（jī）保護裝置結合石（shí）化企業電（diàn）動機（jī）運行特點，提供了一種可靠、經濟的電動機（群）再起動（dòng）方法。

1 失電再起動邏輯

本文描述（shù）的再起動邏（luó）輯借鑒了高壓線路保護中自（zì）動重（chóng）合閘原理（lǐ），再起動邏輯嚴謹。全數字化再起動過（guò）程定值設定靈活， 支持多種控（kòng）製方式的電動（dòng）機再起動（如直接起（qǐ）動、正反起動和高低速電動機（jī）起動等），裝置（zhì）的開入開出可組態，邏輯都在軟件裏（lǐ）實現，使現（xiàn）場接線非常簡單。模擬量采樣用24點全波傅（fù）裏葉算法，準確度高。裝置采用高性能32位CPU，每（měi）個采樣間隔0.833 ms實時（shí）計算，反應速度大大快於傳統（tǒng）的重起（qǐ）動裝置和PLC。

1.1 失電再起動邏（luó）輯

在電動機（群）靜止狀態下（xià）上電起動會對電網造成衝擊，拉低母線電壓， 造成低電壓保護跳閘或因電壓太低燒壞電動（dòng）機。正常運（yùn）行的電動機失電後，由於慣性還會繼續旋轉一段時間。旋轉中的電（diàn）動機起動電流較小，不會將電壓拉低太多，因此恢複供電後可以立即起動電動機。完全停止的電動機再起動需要（yào）根據廠用電的負荷進行分批再起動，如廠用電允許同時起動10台電動機，就每次10台分（fèn）批（pī）進行再起動。

完（wán）整的失電再起動邏輯分為再起動充電（準備（bèi）好（hǎo））邏輯、再起動放電邏（luó）輯和再起動動作邏輯。失（shī）電再起動隻有充電完成（chéng）後才能動作，其邏輯如圖1所示。

當一般交流繼電器電壓低於線圈額定電壓的50％，時間超過1個周期時，接觸器釋放；當電壓低於80％甚至更高，持續（xù）5個周期時，接觸器也釋放。再起動充電條件：①再起動控（kòng）製字投入；②電（diàn）流大於10%額定電流；③母線電壓大於重（chóng）起動電壓定值；④接觸器在合位。以上條件都滿足時說明電動機在正常運行狀態，經過一（yī）定延時後再起動（dòng）充電完成。麵板上（shàng）定義為“再起動充電”的LED 燈點亮。

再起動放電條件（jiàn）：①保護動作電（diàn）動機跳閘；②有跳閘指令開入。以上任一條件滿足（zú）時說明電動機因為有停機指令或內（nèi）部故（gù）障被停機，不應該再起動，再起動放電。麵板上定義為“再起動充電”的LED燈熄滅。

再起動動作（開始計時）條件：①電流小於10%額定電流；②母線電壓低於50%；③接（jiē）觸器在分（fèn）位。采用電壓和電流兩個判據能夠可靠區分是（shì）正常分閘還是晃電、電壓跌落等（děng）引起（qǐ）的跳閘。

當（dāng）再起動充電完成後，且滿足再起動動作條件時，因為晃電或失電而導致接觸器（qì）斷開電動機跳閘，此時失電計時（shí）器開始計時累計失電時間。當電壓恢複到重起動電壓整定值以上時，若（ruò）失電計時器時間小於“立即重起動時間”定（dìng）值，則立即重起動（dòng）電動機；若失電（diàn）計時器時間大於“立即重起（qǐ）動失電時間”定值，但（dàn）小於“延時重起動失電時間”定值，則按“重起動延時（shí）定值”延時起動電動機；如失（shī）電計時器時間超過“延時重起動失電時間”定值時電壓未恢複（fù），則電（diàn）動機清除（chú）相關（guān）信息（xī），不（bú）再（zài）重起動。

裝置的失電重起動（dòng）可與失電（diàn）壓保護配合，當失電時（shí）間超過“延時重（chóng）起動失（shī）電時間”定值時，由失電壓保護出口去起動另（lìng）一台備用電動機。

1.2 電動機群分批再（zài）起動的實現

為了避免再起動過程（chéng）中會因為數（shù）量較多的電動機同時起動（dòng）時係統電壓降低，低電壓（yā）保護跳（tiào）閘（zhá）導致自起（qǐ）動失敗，可以通（tōng）過設定不同的（de）“重起動延時定值”來實（shí）現電動機（群）分批再（zài）起動。

將電動機（jī）按重要性及負荷性質等條（tiáo）件排好再起動的順序，根據電動機再起動最大電流及母線恢複電壓計算出第一批應再起動電動機的（de）容量及台（tái）數（shù），供配（pèi）電係統電壓恢複後（hòu），立即起動第一批電動（dòng）機。然後根據第一批電動機的起（qǐ）動時間及（jí）起動電（diàn）流衰減計算第一批再起動後電動機（群）的母線（xiàn）電壓及母線總電流，根據結果計算出下一（yī）批應再起動的電動機的容量（台數（shù））及起動（dòng）延時， 以此（cǐ）類推，直至計算出（chū）全部電動機再起動延時。

電壓與電流計算式電動機（群）分批再起動（dòng）是目（mù）前最合理的再起（qǐ）動（dòng）方法。

1.3 儲能元件

石化企業（yè）因（yīn）為電（diàn）動機分布比較分（fèn）散，有的（de）場合沒有為再起動裝置提供專用的（de）電源，而是和電動機共用同（tóng）一路電源，當再（zài）起動裝置和電動機同時失電時，為了保證再（zài）起動功能的執行，一般裝置需要外設UPS、蓄電池或內部的電池來為裝置供電。外部的輔助電源（yuán）增加了投資（zī）和安裝的（de）工作量。內部的電池一般壽命為1～2年且容易漏液導致裝置內部電路損壞，因此（cǐ）需要定期（qī）檢查更換。

PCS－9692微機電動機保護裝置在失（shī）電時，

CPU及時鍾芯片由內部可充電超級電容供（gòng）電，在裝置失（shī）電情況下仍可準確累計失電時間，不必為保護器裝設專用的電源。

超級電容與電（diàn）池相比突出優點是功率密度超級電容與電池相比突出優點是功率密度高（gāo）、充放電時間短以（yǐ）及工（gōng）作溫度範圍寬，特（tè）別是（shì）具有超長壽命，充放電大於50萬次，是Li－Ion電池的500倍，如（rú）果對超級電容每天充放電20次，可連續使用達68年且免維（wéi）護。

2 再起動方法實現及動模測試

PCS－9692及PCS－9626裝置是微機型電動機保護及測控一（yī）體化裝置，裝置邏（luó）輯可編程，在保護（hù）裝置中實現失電再起動功能無須改動回路和（hé）增加外部（bù）接線。失電再起動動態模擬試驗接線如圖（tú）2所（suǒ）示，保護裝置與電（diàn）動機采用同（tóng）一路電（diàn）源，與現場情況一致。電動機起動後靠（kào）接觸器KM輔助觸點電（diàn）流保持。裝置采集（jí）母線（xiàn）三相電壓、電動機三相電流和接觸器KM位置信號（hào）。重起動出口為BO2端子105－107。

裝置的失電再起動（dòng）定值單如表1所示。定值整定原（yuán）則（zé）：立即重起動失電時間，按照失電後電（diàn）動機（jī）沒有完全停轉的（de）時間整（zhěng）定，此時立即再起動（dòng）不會對電網（wǎng）造成衝擊。延時重起動失電時（shí）間根據生產工藝需求來整定，若（ruò）超過延時重起動失電時（shí）間（jiān），再（zài）起動電動機已（yǐ）無法恢複生產，則無須再起動電動機。延時重（chóng）起動延（yán）時定值根據電動機起動時間將電動機延（yán）時分批起動。如（rú）電動機起動時間為2 s，可以將第一批電動機（jī）立即再起（qǐ）動，第二（èr）批電動機起動延時設為2 s，第三批設為4 s，依次類推直至全部起動完（wán）成。

2.1 立即再起動試驗

電動機正常運（yùn）行後，失電再起動充電（diàn）完成（chéng），充電燈（dēng）亮。裝置和電動機（jī）同時斷電，斷電大約30 ms後接觸器釋（shì）放，斷（duàn）電時間0.5 s，因斷電時間小於（yú）立即重起動定（dìng）值0.8 s，保護裝置在電壓恢複正常後立即起動電動機。又因接觸器動作（zuò）時間有延時，實際在電壓恢複50 ms後電動機起動。試驗波形如圖3所（suǒ）示。

2.2 延時再起動試驗

電（diàn）動機正常（cháng）運行後，失電再起動充電完成，充（chōng）電燈亮（liàng）。裝置和（hé）電動機同時斷電，斷電1 s後電壓（yā）恢複正（zhèng）常，因斷電時（shí）間大於立即重起動定值0.8 s，小於（yú）延時重起動定值5 s，故保護裝置延時0.5 s起動電動機。試驗波形如圖4所示。

失電再起動充電完成，充電燈亮。裝置和電動機同時斷電，斷電6 s後電壓恢複正常，大於延時重（chóng）起動定值5 s，控製器將不再重起電動機，同時再起動放電（diàn）。

本次動態模擬試驗結果如表2 所示， 均正確動作。

3 結束語

本文介紹了一種在微機可編程電動機保護裝置上實現電動機群失電（diàn）再起動的方法，該方法具有邏輯可靠、無（wú）須改動接線（xiàn）和增加設備的特點。目前該方法已獲（huò）得發明專利，使用（yòng）該方法的電動機保護裝置自2008 年以來在安慶石（shí）化、揚子石（shí）化、金陵石化、福建煉（liàn）化和惠州煉油廠等石化企（qǐ）業有上萬台業績，在晃電過程中多次正確動作， 大（dà）大減少企業因（yīn）晃電造成生產運行裝（zhuāng）置的停車現象，減少晃電所產生的損失，避（bì）免因晃電產生的安全事故，提高了經（jīng）濟效益。

本文來源於《方案設計》。

作者：石 勇 魏 巍 侯 煒 劉永生