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空氣開(kāi)關(guān)延時(shí)起跳技術(shù)在輕烴裝置上的應(yīng)用
前言
中原油氣高新股份有限公司第二氣體處理廠擁有三套天然氣凝析輕烴深加工裝置，處理凝析輕烴約50，000噸/年，生產(chǎn)裝置及輔助生產(chǎn)設(shè)備均以電為動(dòng)力連續(xù)運(yùn)行。由于處于豫北電網(wǎng)的末端，電壓波動(dòng)較大，閃電現(xiàn)象比較頻繁，閃電經(jīng)常造成機(jī)泵等動(dòng)力設(shè)備全部或部分停運(yùn)，停運(yùn)設(shè)備的恢復(fù)啟動(dòng)均由人工操作完成，由于運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備偏多，恢復(fù)啟動(dòng)操作所需時(shí)間較長(zhǎng)，系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)較長(zhǎng)時(shí)間波動(dòng)偏離正常值，將會(huì)嚴(yán)重影響了輕烴裝置生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整一般需要8～12小時(shí)，每次調(diào)整期大約消耗輕烴原料40～60m3，消耗天然氣4000～6000m3，經(jīng)濟(jì)損失較大。
針對(duì)閃電造成機(jī)泵等動(dòng)力設(shè)備瞬間停運(yùn)的現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)科學(xué)系統(tǒng)的分析閃電的成因，應(yīng)用了空氣開(kāi)關(guān)延時(shí)起跳技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)裝置供電系統(tǒng)的兩臺(tái)空氣開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行了技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了高壓配電系統(tǒng)閃電時(shí)空氣開(kāi)關(guān)延時(shí)起跳，避免了閃電造成機(jī)泵等動(dòng)力設(shè)備瞬間停運(yùn)現(xiàn)象的發(fā)生，極大地降低了高壓系統(tǒng)閃電對(duì)輕烴裝置連續(xù)生產(chǎn)的影響。
2 閃電發(fā)生的原因及閃電時(shí)間對(duì)輕烴裝置生產(chǎn)的影響
2.1閃電發(fā)生的原因
由于高壓架空配電線路均安裝有自動(dòng)重合閘系統(tǒng)，因此線路一旦發(fā)生故障跳閘，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行一次重合閘，如果此時(shí)故障消除，則高壓配電系統(tǒng)供電恢復(fù)正常（此過(guò)程表現(xiàn)就是系統(tǒng)電壓瞬間下降，又恢復(fù)正常，時(shí)間zui長(zhǎng)不超過(guò)1.25s）。如果線路跳閘的故障依然存在，則重合閘后加速開(kāi)關(guān)跳閘切斷高壓配電線路。一次成功的重合閘對(duì)下游用戶的表現(xiàn)就是供電系統(tǒng)發(fā)生一次閃電，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)2003年中原油田供電公司高壓架空線路故障約80％為瞬時(shí)性故障，即系統(tǒng)重合閘有約80％的成功率。
2.2閃電時(shí)間輕烴裝置生產(chǎn)的影響
輕烴裝置生產(chǎn)動(dòng)力用電來(lái)自柳屯變電所611線路和618線路，6kV的高壓電經(jīng)過(guò)變壓器作用為我廠提供400V的動(dòng)力電壓，保障輕烴裝置的連續(xù)生產(chǎn)。如圖1所示，高壓配電系統(tǒng)閃電的過(guò)程中，時(shí)間雖然很短，一般不超過(guò)1.25s，但系統(tǒng)電壓隨之降低，由于空氣開(kāi)關(guān)（DW15—1600型式斷路器）的失壓脫扣器瞬間失電，將會(huì)導(dǎo)致空氣開(kāi)關(guān)瞬間跳閘停電。閃電后高壓系統(tǒng)電壓及時(shí)恢復(fù)后，低壓供電系統(tǒng)由于斷路器存在而無(wú)自動(dòng)重合閘，必須人工操作手動(dòng)合閘恢復(fù)送電，所需時(shí)間大約在1min左右，供電系統(tǒng)斷電必然引起機(jī)泵等動(dòng)力設(shè)備停運(yùn)，由于運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備偏多，閃電后動(dòng)力設(shè)備的重新恢復(fù)啟動(dòng)須由人工操作完成，所需時(shí)間較長(zhǎng)，大約在5min左右。如果動(dòng)力設(shè)備停運(yùn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)引起系統(tǒng)參數(shù)長(zhǎng)時(shí)間、較大幅度偏離正常，將會(huì)造成輕烴裝置生產(chǎn)紊亂，必須對(duì)輕烴裝置運(yùn)行工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，直至運(yùn)行參數(shù)正常，輕烴裝置才能恢復(fù)正常生產(chǎn)。
3 空氣開(kāi)關(guān)跳閘的問(wèn)題分析及解決方法
3.1 空氣開(kāi)關(guān)跳閘的問(wèn)題分析
供電系統(tǒng)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)的失壓脫扣器是一個(gè)電磁鐵，失電瞬間會(huì)在彈簧的帶動(dòng)下銜鐵釋放，然后帶動(dòng)跳閘機(jī)構(gòu)動(dòng)作，空氣開(kāi)關(guān)完成跳閘操作。高壓配電系統(tǒng)閃電時(shí)，失壓脫扣器若能延時(shí)幾秒鐘后再起跳，在高壓系統(tǒng)電壓瞬間恢復(fù)正常后，供電系統(tǒng)才能夠得以維持正常供電，從而顯著降低閃電對(duì)輕烴裝置生產(chǎn)的影響。為了防止高壓系統(tǒng)閃電瞬間失壓脫扣器銜鐵釋放，經(jīng)過(guò)分析提出了以下三個(gè)技術(shù)解決方案：
①將電磁失壓脫扣器的銜鐵捆住，防止其釋放，這樣可以達(dá)到閃電時(shí)空氣開(kāi)關(guān)不起跳的目的，但在系統(tǒng)*失電時(shí)，空氣開(kāi)關(guān)也無(wú)法動(dòng)作，失去了存在的意義，故不可取；
②采用 UPS系統(tǒng)給失壓脫扣器供電的方法，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，由于設(shè)備接線復(fù)雜、可靠性差、無(wú)法穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)延時(shí)起跳，故不可取；
③將失壓脫扣器線圈電源改為直流電源，在該線圈上并聯(lián)一只貯能電容，系統(tǒng)電壓過(guò)低時(shí)，電容自動(dòng)向失壓脫扣器線圈釋放電能，使其維持一定時(shí)間的吸合狀態(tài)，待貯能電容放電結(jié)束后，失壓脫扣器失電，空氣開(kāi)關(guān)自動(dòng)完成延時(shí)起跳操作。其改造方法類似交流接觸器的交流啟動(dòng)、直流無(wú)聲運(yùn)行，接線方式簡(jiǎn)單，經(jīng)試驗(yàn)可靠性高，故被采用。