天然气分输站发电机电压波动危害分析与解决方案

马倩倩　董常龙

摘 要：发电机是天然气分输站供电系统必不可少的组成部分，发电机在运行中受转速等多方因素的影响会产生电压波动，较大电压波动会造成UPS、计量系统、自控系统故障，对天然气的安全生产有较大安全隐患及经济损失，如何防止发电机电压波动的危害，本文从天然气分输站实际生产中遇到问题着手，分析原因，提出解决措施，并将其推广应用，确保天然气分输站供电系统的安全运行，提高经济效益。

关键词：天然气分输站;发电机;电压波动;安全运行

1 引言

近几年来，随着天然气管道的建设及投产运行，天然气已广泛应用于各行各业中，因此，天然气的稳定供应也显得日益重要要，天然气分输站电气系统的稳定运行是确保天然气分输站安全生产的重要保障，在发电机供电过程中，发电机电压波动威胁着分输站的安全运行，如何有效的解决发电机电压波动造成的影响显得颇为重要。

2 发电机电压波动危害简述与原因分析

2.1 发电机电压波动对UPS的危害

天然气分输站在使用发电机供电过程中，UPS显示输入电压异常并报警停机，事件造成了自控系统、计量系统终止运行，事后经查阅UPS历史记录显示，在发电机运行过程中，发电机输出电压、频率存在较大波动，UPS经过多次逆变供电，旁路供电的自我保护调节，仍超出UPS承受的范围，最终造成UPS故障停机。

2.2 发电机电压波动对稳压器的危害

为避免电压波动的危害，天然气分输站在UPS前端安装了稳压器稳压保护，但在发电机供电过程中，稳压器显示过载电压故障停机，后经检查确认稳压器线圈因电压冲击损坏，事件还造成了部分电动阀故障。

2.3 发电机电压波动危害的原因分析

上述两次事件均因发电机电压波动造成的，为确定发电机电压波动情况，我们使用了电能质量分析仪分析了发电机启动和运行过程中输出电压的变化情况，经分析发电机供电过程中存在电压波动，启动过程中变化最大，部分电压波动超出了电压波动正常范围，有较强冲击作用，至此，可以确定电压波动是造成两次事件的根本原因。

3 发电机电压波动危害的解决方案

3.1 发电机电压波动危害的解决方案

根据发电机工作原理，输出电压与发电机转速成正比例关系，发电机转速不稳造成了电压波动，因此，解决发电机电压波动的危害，可从如下两个方案着手，一是控制发电机转速，保持发电机转速平稳，输出电压即可平稳。二是在电压波动较大的区间断开发电机的供电，设备转为UPS供电模式，待供电电压稳定后再使用发电机供电。

3.2 解决方案的优化

首先控制发电机转速稳定。受发电机转速控制系统精度的限制，在调整发电机转速控制系统到最优状态下，但仍存在偶尔波动的情况，此方案无法彻底解决电压波动问题。其次在电压波动较大的区间断开发电机的供电，设备转为UPS供电模式，待供电电压稳定后再使用发电机供电。按照分输站供电系统结构，只需在自动切换开关柜与UPS输入配电柜之间加装一套可检测判断电压波动的开关控制柜，在发电机有电压波动时，控制柜立即断开发电机的供电，各用电设备转入UPS供电，保证用电设备的安全。

4 实践应用

4.1 控制系统的工作原理

按照第二种方案，要想让开关控制柜实现阻断波动电压的功能，如何准确判断电压波动是解决的关键。为此，我们采用了如下工作原理：选取电压作为测量值，控制器通过测量电压，与程序设定的电压进行比对，在电压符合要求时，控制器发送供电指令给控制模块，控制模块接收到指令后控制开关模块接通电源进行供电。在输入电源的电压波动超出规定范围时，控制器及时发送断电指令终止供电，确保用电设备的安全。

4.2 功能设计

按照上述原理，开关控制柜需要有开关模块、控制模块、控制器及状态指示模块组成。我们对各模块线路进行了设计，开关模块主要负责三相电路的接通与断开，控制器主要负责模拟量、数字量等控制参数的程序组态，与站控室SCADA系统通信。控制模块主要接收控制器发送的指令，控制开关模块的接通与断开。指示模块指示指令完成状态。

4.3 实施与验证

根据各模块的设计，我们对开关控制柜进行组装投运，为确保解决措施有效，我们通过多次的发电机供电测试检验了实施保护的效果，开关控制柜均能及时检测到电压波动，并作出反应，保护功能符合实际需求，至此，分输站发电机电压波动对分输站生产的影响得到解决。

5 结束语

综上所述，控制天然气分输站发电机电压波动的危害在安全生产和经济效益方面效果明显，自采取上述措施后，通过近两年的测试，天然气分输站用电设备再也没有出现因电压波动冲击损坏的情况，上述措施很好的对UPS、自控系统和电动阀进行了保护，目前，天然气分输站均安装有发电机，根据近几年各天然气分输站出现的发电机冲击UPS的问题，为做好用电设备的保护，确保安全生产，提高经济效益，上述解决措施在分输站有较强推广应用的价值。

参考文献：

[1]周大雪.发电机电压波动信号分析系统研究开发[D].保定：华北电力大学，2011.

[2]劉志军，王圣旭，何庙林，等.浅谈自动电压调节装置原理与故障分析[J].山东工业技术，2015（19）：173-174.