外电波动对燃驱压缩机组影响分析

钱想军

摘要：长输天然气管道需要使用压缩机组为天然气增压。本文对西气东输燃驱型压缩机组由电压波动造成的停机进行了分析和研究，提出了解决方案，并对方案进行了试点实施，取得了良好的效果，提高了燃驱压缩机组运行的稳定性。

关键词：西气东输;压缩机组;电压波动

1引言

分布在新疆、甘肃地区的管道，多处于西部电网相对薄弱地区，部分输油气站场供电线路较长，自然环境恶劣致使各输油气站场电能质量较差，对压缩机连续生产造成很大的影响。

根据对部分站场电能质量监测数据分析发现，电源侧电压波动时间大部分在5s内，电压波动范围在20%-90%Ue之间，图1为其中一次电压波动的波形图。

下面就电网波动对不同类型的燃驱压缩机组的影响进行分析并提出了解决方案。

2电压波动燃驱压缩机组的影响

2.1电压波动对GE燃驱机组的影响

某公司所辖西一线、西二线、西三线共有17座压气站采用的GE燃驱压缩机组共计56台。自投产以来多次出现因外电网电压波动造成燃驱压缩机组辅助设备故障而引起设备停机，据不完全统计2016年1～10月份共发生电网波动造成的燃驱机组停机共计14次，严重影响了压缩机组的正常运行和生产连续稳定性。

当供电系统中出现电压波动时，压缩机组辅助电气设备GG箱体通风电机、矿物油冷却器电机和站场空压机组保护停机，引起对应工艺参数变化，导致压缩机组联锁停机。电压引起上述辅助电机停运的主要原因有以下两点：

（1）GE燃驱压缩机组辅助电机控制回路采用的是接触器控制，当外电网电压降到一定值时，控制电动机运行的接触器线圈就会自动释放，断开电机一次主回路电源，造成电机主回路断电停运。由于控制回路设计有故障自保持功能，电压恢复后，必须手动复位才能再次启动电机。

（2）箱体通风电机和油冷器电机是由变频器驱动，变频器在未启用电压穿越功能时，当电压波动时，变频器自动判断为系统电源故障或直流母线欠压故障，变频器将启动本身自动保护跳机，造成电机停运。

2.2电压波动西门子燃驱机组的影响

某公司所辖西一线、西二线、西三线共有12座压气站采用的西门子燃驱压缩机组共计29台。西门子燃驱压缩机组没有出现过由于电压波动造成的压缩机组停机的问题，通过对比GE和西门子箱体通风电机控制回路可以发现，西门子所采用的控制回路比较简单，而且未采用变频器进行驱动，当发生短时电压波动时电压恢复后，无需手动复位，电机便可以启动，所以短时电压波动对其运行无影响。

2.3针对GE燃驱机组电压波动停机的解决方案

针对电压波动时造成电机控制接触器自动释放的问题，采用不间断电源代替上述相关电机控制电源，保证接触器线圈在电压波动时不会释放。同时，增加一套0.4kV母线电压监控装置，当母线电压低于75%时，启动时间继电器，如母线电压波动在设定时间内恢复，电机控制接触器将不会释放，电机运行不受影响;如母线电压波动时长超过设定时间，监控装置将切断上述电机的控制电源，电机控制接触器自动释放断开电源，保证电机的正常停机，防止长时间断电后，突然来电造成电机无控制自启动，造成人员及设备的损害，0.4kV母线电压监控装置原理图如图2所示。

根据现场调研，空压机、箱体通风电机、油雾分离器、油冷风机电机在燃驱机组正常运行期间，电机负荷均保持在60%-70%额定负荷期间。根据Pe=Ue*Ie可知，在现场电机输出轴功率不变情况，动力电源电压下降到70%Ue之前，电机运行电流不会超过其而额定电流（Ie）。因此，在保证其安全裕度情况下，将0.4kV母线电压监控装置母线电压检测继电器（kV）设定为75%Ue。根据现场的电能质量监测数据分析，将0.4kV母线电压监控装置时间继电器整定值设为5s，可以满足躲避外电波动对电机连续运行影响。

由于空压机组采用交流接触器和现场PLC控制，热继电进行电机过负荷保护控制方式。当采用不间断电源代替交流接触器线圈的控制电源后，在外电网出现电压波动时电机控制接触器线圈不会自动释放，完全可以避免电机自动保护停机。当出现电压波动低于75%Ue时，电机将会出现过负荷现象，而电机采用的过负荷保护元器件--热继电器，其特性是过负荷倍数越小，允许运行时间越长;反之过负荷倍数越大，允许运行时间越短。根据热继电器制造标准，在1.05倍动作时间大于2小时，1.2倍动作时间大于20分鐘，1.5倍动作时间小于30分钟，6倍动作时间大于5秒。因此在电压波动低于75%Ue时，上述0.4kV母线电压监控装置时间整定值可以保证电机在电压压波动时过负荷保护元件热继电器不会动作。

由于箱体通风电机采用ABBACS800变频器进行驱动，需要启用变频器自带的电网瞬时掉电保持运行功能。如果电网电压瞬间丢失或波动时，只要主回路接触器保持闭合状态，变频器在电源恢复后，电机可立即投入运行。采用不间断电源替代接触线圈交流电源后，当电源波动时接触器将不会断开，实现变频器主电源保持连续供电。根据现场监测，GE机组在运行时箱体通风压差为0.25KPa以上，在箱体通风电机停运后，箱体压差在7-8秒，降到0.15KPa以下。根据设备参数手册及现场电能质量监测数据，可将变频器控制参数21.01STARTFUNCTION项设置为AUTO，保持变频器出厂设置时间5秒，就可以实现其电机在外电网波动时能跟踪自启动，保持电机连续运行需求。

矿物油冷却器电机采用的WEGCFW-11变频器，需要启用变频器低电压穿越功能。将变频器内部参数电压斜坡控制参数（P331）和死时间控制参数（P332）进行设定。当电源电压低于欠电压（65%Ue）跳闸门限值时，变频器IGBT逆变模块被禁用（电机上无电压脉冲），变频器不会欠电压动作跳闸，直到电源电压恢复。如电源电压恢复的时间超过P332设定时间，变频器将由E02保护动作跳闸;如电源电源能在P332设定时间内恢复，变频器将以电压斜坡线方式自动启动电机，保持电机连续运行。根据设备参数手册及电能质量现场监测数据，可将变频器内部电压斜坡控制参数P331设定为2s，死时间参数P332设定为2.5s，保证所驱动电机在5S内自行启动。

3结语

目前国内外都出现了一些针对电网波动治理的新技术，如智能快速切换系统、动态电压恢复器（DVR）等，进行电能质量治理和电源切换，相关公司可从技术和经济效益方面进行研究和论证，从根本上解决电网波动造成的压缩机组停机问题。

参考文献：

[1]姜齐荣.电能质量治理技术及其发展趋势[J].供用电.2014.2.21-26

[2]梁宇，谭宝成.企业供电电网波动下的保护方案研究[J].机械与电子，2016，（05）：58-61.