石化企业电动机群停电再启动新方法

当前，基于PLC的再启动柜造价不菲，布线繁琐，而单机再启动继电器仅依赖电动机母线电压和接触器辅助触点位置来判断停电，还需额外电源，再启动成功率较低。本文高级工程师石勇提出了一种电动机（群）停电再启动方法，该方法在电动机保护装置中实施，能有效区分晃电与正常停机，逻辑严密，参数设置灵活，支持多种控制方式电动机的再启动，且无需增加布线及成本。该方法已在石化企业中得到应用，并在多次晃电情况下均能准确启动。

[图片：石勇/高级工程师]

**引言**

再启动是指在晃电期间，由于电压瞬时下降导致电动机开关跳闸而甩负荷，在电压恢复正常后，电动机按预设顺序自动分批启动的过程。石化行业作为连续性生产企业，其低压厂用电系统中的许多电动机在工艺流程上不允许跳闸停机，一旦这些关键电动机跳闸停机，将导致非计划停运，给生产带来巨大经济损失。然而，在实际运行中，诸多不确定因素（如雷击、设备故障等）很容易影响电网，使企业内部配电网供电电源电压降低或短时中断后恢复供电（通常称为晃电），造成低压电动机跳闸停机，企业内部电网的电动机也易受影响导致生产停顿，造成重大损失。

目前常用的再启动方法是采用专用的自启动柜或单机再启动继电器。自启动柜硬件成本高，布线复杂。单机再启动继电器成本相对较低，但需要增加布线，再启动成功率也较高，且在正常停车后可能发生误启动。PCS-9692及PCS-9626微机可编程电动机保护装置结合石化企业电动机运行特点，提供了一种可靠、经济的电动机（群）再启动方法。

**失电再启动逻辑**

本文描述的再启动逻辑借鉴了高压线路保护中自动重合闸原理，逻辑严谨。全数字化再启动过程参数设置灵活，支持多种控制方式电动机的再启动（如直接启动、正反转启动和高低速电动机启动等），装置的开入开出可配置，逻辑均在软件中实现，使现场布线非常简单。模拟量采样采用24点全波傅里叶算法，准确度高。装置采用高性能32位CPU，每个采样间隔0.833 ms实时计算，反应速度远超传统重启动装置和PLC。

**电动机群分批再起动的实现**

为了避免再启动过程中因众多电动机同时启动导致系统电压降低，低电压保护跳闸导致自启动失败，可以通过设定不同的“重启动延时定值”来实现电动机（群）分批再启动。将电动机按重要性及负荷性质等条件排列好再启动顺序，根据电动机再启动*大电流及母线恢复电压计算出第一批应再启动电动机的容量及台数，供配电系统电压恢复后，立即启动第一批电动机。然后根据第一批电动机的启动时间及启动电流衰减计算第一批再启动后电动机（群）的母线电压及母线总电流，根据结果计算出下一批应再启动的电动机的容量（台数）及启动延时，以此类推，直至计算出全部电动机再启动延时。

**储能元件**

石化企业由于电动机分布较分散，有些场合没有为再启动装置提供专用电源，而是与电动机共用同一路电源，当再启动装置和电动机同时失电时，为了保证再启动功能的执行，一般装置需要外设UPS、蓄电池或内部的电池来为装置供电。外部的辅助电源增加了投资和安装的工作量。内部的电池一般寿命为1～2年且容易漏液导致装置内部电路损坏，因此需要定期检查更换。PCS-9692微机电动机保护装置在失电时，CPU及时钟芯片由内部可充电超级电容供电，在装置失电情况下仍可准确累计失电时间，无需为保护器装设专用电源。

超级电容与电池相比，具有功率密度高、充放电时间短以及工作温度范围宽等突出优点，特别是具有超长寿命，充放电大于50万次，是Li-Ion电池的500倍。皖南电机如果对超级电容每天充放电20次，可连续使用达68年且免维护。

**再启动方法实现及动模测试**

PCS-9692及PCS-9626装置是微机型电动机保护及测控一体化装置，装置逻辑可编程，在保护装置中实现失电再启动功能无需改动回路和增加外部接线。失电再启动动态模拟试验接线如图2所示，保护装置与电动机采用同一路电源，与现场情况一致。电动机启动后靠接触器KM辅助触点电流保持。装置采集母线三相电压、电动机三相电流和接触器KM位置信号。皖南电机价格表重启动出口为BO2端子105-107。

装置的失电再启动定值单如表1所示。安徽皖南电机定值整定原则：立即重启动失电时间，按照失电后电动机没有完全停转的时间整定，此时立即再启动不会对电网造成冲击。延时重启动失电时间根据生产工艺需求来整定，若超过延时重启动失电时间，再启动电动机已无法恢复生产，则无需再启动电动机。延时重启动延时定值根据电动机启动时间将电动机延时分批启动。如电动机启动时间为2 s，可以将第一批电动机立即再启动，第二批电动机启动延时设为2 s，第三批设为4 s，依次类推直至全部启动完成。

[图片：图2 失电再启动试验接线]

[图片：表1 失电再启动定值]

**立即再启动试验**

电动机正常运行后，失电再启动充电完成，充电灯亮。装置和电动机同时断电，断电大约30 ms后接触器释放，断电时间0.5 s，因断电时间小于立即重启动定值0.8 s，保护装置在电压恢复正常后立即启动电动机。又因接触器动作时间有延时，实际在电压恢复50 ms后电动机启动。试验波形如图3所示。

[图片：图3 立即再启动过程波形]

**延时再启动试验**

电动机正常运行后，失电再启动充电完成，充电灯亮。装置和电动机同时断电，断电1 s后电压恢复正常，因断电时间大于立即重启动定值0.8 s，小于延时重启动定值5 s，故保护装置延时0.5 s启动电动机。试验波形如图4所示。

[图片：图4 延时再启动过程波形]

失电再启动充电完成，充电灯亮。装置和电动机同时断电，断电6 s后电压恢复正常，大于延时重启动定值5 s，控制器将不再重起电动机，同时再启动放电。

本次动态模拟试验结果如表2所示，均正确动作。

[图片：表2 失电再启动测试结果]

**结束语**

本文介绍了一种在微机可编程电动机保护装置上实现电动机群停电再启动的方法，该方法具有逻辑可靠、无需改动接线和增加设备的特点。目前该方法已获得发明专利，使用该方法的电动机保护装置自2008年以来在安庆石化、扬子石化、金陵石化、福建炼化和惠州炼油厂等石化企业有上万台业绩，在晃电过程中多次正确动作，大大减少企业因晃电造成生产运行装置的停车现象，减少晃电所产生的损失，避免因晃电产生的安全事故，提高了经济效益。