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《自動化應(yīng)用雜志》2015年第三期

1EPS的應(yīng)急供電原理

1.1一聯(lián)合催化EPS一聯(lián)合催化EPS供電原理如圖1所示。壓縮機1#油泵、2#油泵分別由0.4kVI段和0.4kVII段供電，1#、2#油泵互為備用。市電正常時，EPS處于熱備用狀態(tài)；0.4kVI段、II段同時失電時，EPS通過后端ATS雙電源互投裝置給油泵供電，滿足油泵連續(xù)運行30min。

1.2二聯(lián)合重整、加氫EPS正常情況下，EPS轉(zhuǎn)供0.4kV某一段電源（I段或II段）給所有油泵供電；I段（II段）故障時，通過前端雙電源互投裝置AST，由EPS轉(zhuǎn)供0.4kVII段（I段）電源給所有油泵供電;I段、II段同時發(fā)生故障時，EPS的逆變器向負載供電，滿足油泵連續(xù)運行60min。

1.3空分空壓站、燃氣回收EPS空分空壓站、燃氣回收EPS供電原理如圖3所示。壓縮機油泵電源均由0.4kVII段提供，0.4kVII段失電后，EPS通過后端ATS雙電源互投裝置給油泵供電，滿足油泵連續(xù)運行30min。

2市電掉電切換流程

（1）快速掉電算法。根據(jù)交流采樣點的瞬時值，78μs中斷中采樣一次，一個交流周期共采樣256個點，約20ms，利用瞬時值檢測判斷，能夠在2.5ms以內(nèi)完成市電的掉電檢測，判斷出市電故障，置切換標(biāo)志，迅速切換至逆變輸出。整個切換流程從市電供電切換至逆變供電，用時3ms。此方法檢測速度快，精度高，但是要求比較嚴格，必須在保證市電電壓與逆變電壓同步的情況下，才能應(yīng)用。（2）慢速掉電算法。計算交流采樣點一個周期的有效值，進行加權(quán)平均，從平方和計算出有效值需要39ms。根據(jù)有效值判斷市電異常計數(shù)值400次，主函數(shù)循環(huán)一次6~8ms，所以判斷市電異常需要時間400×（6~8ms）=2.4~3.2s。根據(jù)有效值判斷市電正常計數(shù)值2000次，主函數(shù)循環(huán)一次6~8ms，所以判斷市電正常需要時間2000×（6~8ms）=12~16s。兩種算法流程同時起作用，出口相同，不論哪個流程起作用，都是同一個變量輸出，即市電正常還是異常，然后根據(jù)切換邏輯，進行切換動作。切換流程如圖4所示。

3問題分析

3.1中斷供電3s二聯(lián)合重整EPS在晃電過程中表現(xiàn)出3s的供電中斷現(xiàn)象，經(jīng)分析，在晃電條件下，市電會發(fā)生頻率及相位的跳變，EPS由于跟蹤不上電網(wǎng)頻率而進入慢速掉電算法，慢速掉電算法的時間為2.4s~3.2s；而EPS前端雙電源切換裝置ATS在任意一相電壓跌至170V左右，就會進行自動切換，ATS從主用到備用的切換時間為5s；在此過程中，由于EPS進入了慢速掉電算法，只能在3s后投入逆變電源，故負載電機會斷電3s。電網(wǎng)晃電模擬如圖5所示。

3.2產(chǎn)生高電壓邏輯程序的慢速掉電算法由3s改為80ms后，繼續(xù)保留了3ms快速切換的特點，正常條件下，程序可進入快速掉電算法，通過可控硅搭接實驗快速切換。但是若前端ATS沒有檢測到低電壓而發(fā)生切換，晃電時快速切換開關(guān)又因為不同步進入慢速掉電算法，切換時逆變器無法及時和市電脫離。在后端負載輕載或空載的條件下，切換瞬間由于電網(wǎng)頻率和相位發(fā)生跳變，容易發(fā)生變壓器電感和電容諧振。仿真實驗結(jié)果如圖6所示，仿真時長1s，輕載時能諧振出最高幅值高達2000V、持續(xù)時長約500ms的諧振電壓，這種能量足以造成后端低壓電器損壞。

3.3燒壞接觸器氣壓機1#、2#油泵電機功率37kW，接觸器選用A-95型；主風(fēng)機1#、2#油泵電機功率30kW，接觸器選用A-75型；備用主風(fēng)機1#、2#油泵電機功率22kW，接觸器選用A-50型。從設(shè)備選型看，接觸器完全能夠滿足要求。一聯(lián)合EPS容量為300kVA，大電網(wǎng)停電后，EPS所帶負載為178kW，在低油壓情況下，6臺油泵同時啟動時的啟動電流約2380A。EPS帶多臺電動機且都同時啟動時，EPS的容量應(yīng)遵循如下原則：EPS容量=變頻啟動電動機功率之和+軟啟動電動機功率之和×2.5+星三角啟動機功率之和×3+直接啟動電動機之和×5倍。因此，一聯(lián)合EPS只能供最大60kW的負載同時啟動。EPS所帶的6臺油泵同時啟動時，EPS輸出電壓由380V降落到200V左右，根據(jù)P=1.732U×I×cosΦ，電壓降低的倍數(shù)與電流升高倍數(shù)相同，所以，電動機的電流升高到1.9倍,即流過接觸器主觸頭電流增大到1.9倍。而當(dāng)電壓降低到200V左右時接觸器失壓脫扣，EPS輸出電壓又恢復(fù)到380V。接觸器如此反復(fù)吸合、斷開大電流，是燒壞接觸器主觸頭的直接原因。

4改進措施

（1）將邏輯程序后關(guān)閉慢速掉電算法，程序修改為市電切換逆變或逆變切換市電間隔11ms。當(dāng)判斷市電不在正常范圍內(nèi)時，無論同步與否，關(guān)掉市電輸出可控硅，11ms后接通逆變輸出可控硅，使市電和逆變完全脫離，既防止晃電跳頻跳相時搭接過程引發(fā)的EPS并聯(lián)諧振，又杜絕慢速掉電算法運算過程中的停電3s。改造后實驗波形如圖7所示。（2）拆除搭接可控硅，增加阻尼電阻，防止異常切換因逆變輸出電壓和電機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的殘余電壓諧振造成的輸出過壓現(xiàn)象。在EPS設(shè)備逆變輸出變壓器的濾波電容上增加50mΩ/200W阻尼電阻，形成阻容濾波電路，如圖8所示。

作者：王建英李淑梅董虹體單位：中國石油慶陽石化公司