從故障到防護：抗晃電保護裝置如何提升電網(wǎng)可靠性？

 安科瑞劉鴻鵬

摘要 

隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化水平的提升，生產(chǎn)設備對供電連續性和穩定性的依賴(lài)程度越來(lái)越高，電網(wǎng)中的電壓暫降（俗稱(chēng)“晃電”）問(wèn)題對工業(yè)生產(chǎn)構成了嚴重威脅。特別是在化工、冶金、半導體等高敏感行業(yè)，晃電引發(fā)的設備停機、工藝中斷甚至安全事故已成為重要的電能質(zhì)量問(wèn)題。本文結合國家標準與實(shí)際項目經(jīng)驗，重點(diǎn)分析了抗晃電技術(shù)在工業(yè)低壓配電系統中的應用，并以接觸器回路與變頻回路抗晃電解決方案為例，闡述其技術(shù)原理、實(shí)施方式及工程效果。

1. 晃電的定義與成因

根據國家標準GB/T301372013及GB/T17626.112008，晃電是指電壓暫時(shí)性下降（電壓暫降）或短時(shí)中斷，通常持續時(shí)間為幾毫至幾，幅值可下降至額定電壓的30%以下。其常見(jiàn)成因包括電網(wǎng)短路、絕緣擊穿、大功率電機啟動(dòng)、雷擊浪涌、備用電源切換等瞬態(tài)干擾事件。

 2. 晃電的危害

盡管晃電在公共民用建筑中影響不大，但對工業(yè)敏感負荷而言，其危害為嚴重： 

引起生產(chǎn)停機：自動(dòng)化控制系統中的接觸器、PLC、DCS、變頻器等設備易因電壓跌落而跳脫，造成整條生產(chǎn)線(xiàn)停產(chǎn)。

產(chǎn)品報廢與能耗損失：流水線(xiàn)中斷將導致半成品報廢，同時(shí)重新啟動(dòng)設備也會(huì )帶來(lái)額外的能源與時(shí)間成本。

設備損壞風(fēng)險：頻繁的啟停會(huì )對電機、變頻器、電控柜等造成電氣與機械損耗。

安全生產(chǎn)風(fēng)險：某些危險工藝如加氫、高溫反應等環(huán)節若意外停電將帶來(lái)嚴重安全隱患。

據統計，歐美地區80%以上的電能質(zhì)量投訴都與電壓暫降有關(guān)，顯示出該問(wèn)題的普遍性與嚴重性。

 3. 什么情況需要使用抗晃電裝置？ 

抗晃電裝置的應用場(chǎng)景主要集中在對電壓暫降（晃電）敏感的工業(yè)系統中。以下是一些典型情況下需要使用抗晃電裝置的情形，適用于判斷是否應部署這類(lèi)設備：

3.1 負載設備對供電連續性要求高

自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)：如汽車(chē)制造、包裝流水線(xiàn)、數控加工中心等，電壓瞬降可能導致整條線(xiàn)停工，造成生產(chǎn)中斷或產(chǎn)品報廢。

半導體制造：對供電連續性度敏感，哪怕是幾十毫的掉電也會(huì )導致芯片制程失敗。

精密儀器運行中：如醫療設備、實(shí)驗儀器、檢測系統等，突發(fā)掉電會(huì )損壞設備或失去關(guān)鍵數據。 

3.2 控制系統或元器件對電壓敏感

PLC、DCS、工控機等開(kāi)關(guān)電源類(lèi)設備，電壓下跌時(shí)易死機或重啟。

電磁類(lèi)元件如接觸器、繼電器，其線(xiàn)圈在電壓低于額定值的70%以下會(huì )釋放，造成負載掉電。

電力電子裝置如變頻器、軟啟動(dòng)器等，其母線(xiàn)電壓驟降會(huì )觸發(fā)保護機制停機。

3.3 電壓暫降在生產(chǎn)現場(chǎng)頻繁發(fā)生

供電區域電網(wǎng)穩定性差，經(jīng)常受外部故障影響出現電壓波動(dòng)；

企業(yè)周邊存在大功率電機啟動(dòng)、電弧爐、電焊機等擾動(dòng)源；

工廠(chǎng)自身啟停大型負載或切換備用電源頻繁，引起內部瞬時(shí)電壓波動(dòng)。

3.4 停機代價(jià)高或影響安全 

化工、制藥、冶金等連續性工藝行業(yè)，突發(fā)停機會(huì )導致中間物料報廢、溫度/壓力失控；

涉及危險化學(xué)品、高溫高壓反應裝置的工廠(chǎng)，為保障人身與設備安全，必須防止因晃電誤停。

重大工程施工現場(chǎng)或無(wú)人值守站點(diǎn)，如風(fēng)電、光伏、遠程泵站，晃電可能導致遠程設備失聯(lián)或控制失效。

 3.5 設備本身不具備晃電自恢復能力

傳統接觸器或電磁元件無(wú)儲能功能，晃電時(shí)必然脫扣；

某些變頻器或軟啟動(dòng)器不支持再啟動(dòng)功能，掉電后需人工干預；

設備廠(chǎng)家未設置抗晃電功能，或設置不完善/不可調。

 3.6 對運行穩定性和能效要求高的場(chǎng)合

智慧工廠(chǎng)、綠色工廠(chǎng)、零碳產(chǎn)業(yè)園等新型高標準工業(yè)園區；

制造域如航天航空、軍工精密設備；

企業(yè)希望降低非計劃停機率、延長(cháng)設備壽命、減少故障率。

當一個(gè)系統中“晃電=停產(chǎn)=損失”時(shí)，就需要使用抗晃電裝置。

4. 抗晃電保護裝置

交流接觸器作為電動(dòng)機回路重要的控制元件，在工業(yè)生產(chǎn)中承擔了重要的作用。雷擊、 短路重合閘、電網(wǎng)故障、大功率設備啟動(dòng)等原因引起的電壓跌落（晃電）現象嚴重影響接觸 器的正常工作，并引起相關(guān)聯(lián)鎖設備停機，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。 安科瑞 ARD-KHD-S03 系列抗晃電裝置，具備 “晃電保持+晃電再起動(dòng)”功能，能夠 抵御接觸器控制回路晃電引起的接觸器釋放（不包括直流接觸器或帶節能功能的接觸器）， 也可以針對變頻、軟起回路實(shí)現再啟動(dòng)，保障設備的連續性運行，為企業(yè)生產(chǎn)保駕護航。

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4.1 設備選型

4.2 技術(shù)參數

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4.3 控制邏輯

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4.4 設備規格

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4. 5 抗晃電治理原則與策略

172，。，有任何問(wèn)題，6972.，

都可以隨時(shí)問(wèn)的，。5322.，。V，。也一樣

根據治理層劃分，晃電問(wèn)題可從電網(wǎng)源頭、線(xiàn)路、配電端到設備終端進(jìn)行治理。但從成本效益比來(lái)看，終端治理（即在低壓配電末端和關(guān)鍵設備側實(shí)施防護）是性?xún)r(jià)比的方法。

主要策略包括：

應用帶儲能的防晃電接觸器

采用具備抗晃電功能的電動(dòng)機保護器、控制器或變頻器

安裝獨立抗晃電模塊，如ARDKHD系列裝置，對控制回路進(jìn)行直流支撐或控制保持

5. 接觸器回路的抗晃電應用 

接觸器是工業(yè)電機控制中常見(jiàn)的低壓元件。其電磁線(xiàn)圈對電壓變化為敏感，一般在電壓下降至70%以下時(shí)即釋放，導致電機斷電。針對這一問(wèn)題，目主流治理方案包括：

UPS供電：為控制回路配置備用電源，切換時(shí)間<1ms，但成本高且對感性負載適應性差。

防晃電接觸器：內部帶電容儲能，但存在過(guò)壓易損與斷電延時(shí)問(wèn)題。

再起動(dòng)控制：通過(guò)電動(dòng)機保護器邏輯實(shí)現，但無(wú)法應對毫晃電。

抗晃電模塊（ARDKHDS03A/B）：通過(guò)內置儲能電容，在晃電時(shí)維持接觸器吸合，電壓恢復后自動(dòng)繼續運行或重啟動(dòng)，是當選擇之一。

結語(yǔ)

電壓暫降是當工業(yè)用戶(hù)面臨的突出電能質(zhì)量問(wèn)題之一?；坞婋m短，但影響深遠。通過(guò)在接觸器、變頻器、軟啟動(dòng)器等關(guān)鍵設備端部署抗晃電裝置，可顯著(zhù)提升系統抗擾能力，避免因瞬時(shí)電壓波動(dòng)導致的設備跳脫和生產(chǎn)中斷。隨著(zhù)工業(yè)配電智能化水平提升，抗晃電治理將成為工業(yè)系統穩定運行的重要保障手段之一，值得在更多敏感負載場(chǎng)景中推廣應用。