压缩机组油泵应急电源的应用范文

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《自动化应用杂志》2015年第三期

1EPS的应急供电原理

1.1一联合催化EPS一联合催化EPS供电原理如图1所示。压缩机1#油泵、2#油泵分别由0.4kVI段和0.4kVII段供电，1#、2#油泵互为备用。市电正常时，EPS处于热备用状态；0.4kVI段、II段同时失电时，EPS通过后端ATS双电源互投装置给油泵供电，满足油泵连续运行30min。

1.2二联合重整、加氢EPS正常情况下，EPS转供0.4kV某一段电源（I段或II段）给所有油泵供电；I段（II段）故障时，通过前端双电源互投装置AST，由EPS转供0.4kVII段（I段）电源给所有油泵供电;I段、II段同时发生故障时，EPS的逆变器向负载供电，满足油泵连续运行60min。

1.3空分空压站、燃气回收EPS空分空压站、燃气回收EPS供电原理如图3所示。压缩机油泵电源均由0.4kVII段提供，0.4kVII段失电后，EPS通过后端ATS双电源互投装置给油泵供电，满足油泵连续运行30min。

2市电掉电切换流程

（1）快速掉电算法。根据交流采样点的瞬时值，78μs中断中采样一次，一个交流周期共采样256个点，约20ms，利用瞬时值检测判断，能够在2.5ms以内完成市电的掉电检测，判断出市电故障，置切换标志，迅速切换至逆变输出。整个切换流程从市电供电切换至逆变供电，用时3ms。此方法检测速度快，精度高，但是要求比较严格，必须在保证市电电压与逆变电压同步的情况下，才能应用。（2）慢速掉电算法。计算交流采样点一个周期的有效值，进行加权平均，从平方和计算出有效值需要39ms。根据有效值判断市电异常计数值400次，主函数循环一次6~8ms，所以判断市电异常需要时间400×（6~8ms）=2.4~3.2s。根据有效值判断市电正常计数值2000次，主函数循环一次6~8ms，所以判断市电正常需要时间2000×（6~8ms）=12~16s。两种算法流程同时起作用，出口相同，不论哪个流程起作用，都是同一个变量输出，即市电正常还是异常，然后根据切换逻辑，进行切换动作。切换流程如图4所示。

3问题分析

3.1中断供电3s二联合重整EPS在晃电过程中表现出3s的供电中断现象，经分析，在晃电条件下，市电会发生频率及相位的跳变，EPS由于跟踪不上电网频率而进入慢速掉电算法，慢速掉电算法的时间为2.4s~3.2s；而EPS前端双电源切换装置ATS在任意一相电压跌至170V左右，就会进行自动切换，ATS从主用到备用的切换时间为5s；在此过程中，由于EPS进入了慢速掉电算法，只能在3s后投入逆变电源，故负载电机会断电3s。电网晃电模拟如图5所示。

3.2产生高电压逻辑程序的慢速掉电算法由3s改为80ms后，继续保留了3ms快速切换的特点，正常条件下，程序可进入快速掉电算法，通过可控硅搭接实验快速切换。但是若前端ATS没有检测到低电压而发生切换，晃电时快速切换开关又因为不同步进入慢速掉电算法，切换时逆变器无法及时和市电脱离。在后端负载轻载或空载的条件下，切换瞬间由于电网频率和相位发生跳变，容易发生变压器电感和电容谐振。仿真实验结果如图6所示，仿真时长1s，轻载时能谐振出最高幅值高达2000V、持续时长约500ms的谐振电压，这种能量足以造成后端低压电器损坏。

3.3烧坏接触器气压机1#、2#油泵电机功率37kW，接触器选用A-95型；主风机1#、2#油泵电机功率30kW，接触器选用A-75型；备用主风机1#、2#油泵电机功率22kW，接触器选用A-50型。从设备选型看，接触器完全能够满足要求。一联合EPS容量为300kVA，大电网停电后，EPS所带负载为178kW，在低油压情况下，6台油泵同时启动时的启动电流约2380A。EPS带多台电动机且都同时启动时，EPS的容量应遵循如下原则：EPS容量=变频启动电动机功率之和+软启动电动机功率之和×2.5+星三角启动机功率之和×3+直接启动电动机之和×5倍。因此，一联合EPS只能供最大60kW的负载同时启动。EPS所带的6台油泵同时启动时，EPS输出电压由380V降落到200V左右，根据P=1.732U×I×cosΦ，电压降低的倍数与电流升高倍数相同，所以，电动机的电流升高到1.9倍,即流过接触器主触头电流增大到1.9倍。而当电压降低到200V左右时接触器失压脱扣，EPS输出电压又恢复到380V。接触器如此反复吸合、断开大电流，是烧坏接触器主触头的直接原因。

4改进措施

（1）将逻辑程序后关闭慢速掉电算法，程序修改为市电切换逆变或逆变切换市电间隔11ms。当判断市电不在正常范围内时，无论同步与否，关掉市电输出可控硅，11ms后接通逆变输出可控硅，使市电和逆变完全脱离，既防止晃电跳频跳相时搭接过程引发的EPS并联谐振，又杜绝慢速掉电算法运算过程中的停电3s。改造后实验波形如图7所示。（2）拆除搭接可控硅，增加阻尼电阻，防止异常切换因逆变输出电压和电机旋转产生的残余电压谐振造成的输出过压现象。在EPS设备逆变输出变压器的滤波电容上增加50mΩ/200W阻尼电阻，形成阻容滤波电路，如图8所示。

作者：王建英李淑梅董虹体单位：中国石油庆阳石化公司