DQZHAN技術(shù)訊：深度！電壓暫降對(duì)工業(yè)過程的影響機(jī)理及案例淺析

目錄

1、引言-現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)

2、VTC電壓耐受力與PIT過程**時(shí)間

3、電壓暫降對(duì)工業(yè)過程的影響案例淺析

電壓暫降對(duì)火電廠的影響案例淺析

電壓暫降對(duì)HVDC的影響案例淺析

電壓暫降對(duì)LNG的影響案例淺析

電壓暫降對(duì)煤化工的影響案例淺析

電壓暫降對(duì)空分的影響案例淺析

氣化爐工業(yè)過程PIT測(cè)試

電壓暫降對(duì)化纖的影響案例淺析

電壓暫降對(duì)電梯的影響案例淺析

電壓暫降對(duì)陶瓷行業(yè)的影響案例淺析

電壓暫降對(duì)油田行業(yè)的影響案例淺析

電壓暫降對(duì)鋼鐵行業(yè)的影響案例淺析

電壓暫降對(duì)玻璃行業(yè)的影響案例淺析

電壓暫降對(duì)半導(dǎo)體的影響案例淺析

1、引言 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)

人類歷史上三次工業(yè)**

18世紀(jì)中葉以來，人類歷史上先后發(fā)生了三次工業(yè)**。

**次工業(yè)**

**次工業(yè)**所開創(chuàng)的“蒸汽時(shí)代”（1760-1840年），標(biāo)志著農(nóng)耕文明向工業(yè)文明的過渡，是人類發(fā)展史上的一個(gè)偉大奇跡。

**次工業(yè)**

**次工業(yè)**進(jìn)入了“電氣時(shí)代”（1840-1950年），使得電力、鋼鐵、鐵路、化工、汽車等重工業(yè)興起，石油成為新能源，并促使交通的迅速發(fā)展，世界各國(guó)的交流更為頻繁，并逐漸形成一個(gè)全球化的國(guó)際政治、經(jīng)濟(jì)體系。

第三次工業(yè)**

第三次工業(yè)**，更是開創(chuàng)了建立在一堆沙子上的＂信息時(shí)代”（1950-），全球信息和資源交流變得更為迅速，大多數(shù)國(guó)家和地區(qū)都被卷入到全球化進(jìn)程之中，世界政治經(jīng)濟(jì)格局進(jìn)一步確立，人類文明的發(fā)達(dá)程度也達(dá)到**的高度。

現(xiàn)代工廠設(shè)備對(duì)電壓敏感

能量流：導(dǎo)體設(shè)備：同步電機(jī)、異步電機(jī)

半導(dǎo)體電力電子設(shè)備：并網(wǎng)逆變器、變頻器、軟啟動(dòng)器、直流調(diào)速器、LED、激光、黃光、節(jié)能燈

信息流：半導(dǎo)體開關(guān)電源類負(fù)載PLC、DCS、計(jì)算機(jī)等

電磁線圈類負(fù)載接觸器、繼電器等

變頻器大量應(yīng)用

能量流：變頻器大量應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)精密控制

開關(guān)電源大量應(yīng)用

信息流：半導(dǎo)體開關(guān)電源負(fù)載大量應(yīng)用

電磁線圈類負(fù)載接觸器、繼電器大量應(yīng)用

1、引言

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)

能量流與信息流交互網(wǎng)絡(luò)

設(shè)備敏感性與工藝重要性組合決定經(jīng)濟(jì)損失

2、VTC電壓耐受力與PIT過程**時(shí)間

電壓暫降歷年研究成就

1930-1940年，北美和德國(guó)就有論文發(fā)表研究電壓暫降對(duì)電動(dòng)機(jī)和照明的影響。

1970年開始，隨著數(shù)字化社會(huì)進(jìn)程和大量自動(dòng)化裝置和電力電子設(shè)備的應(yīng)用，電壓暫降的影響開始逐步受到電網(wǎng)公司和用戶的重視。

1978年，THOMASKEY開創(chuàng)了電壓耐受力曲線（VoltageToleranceCurve，VTC）標(biāo)準(zhǔn)，后來逐步演化成信息技術(shù)工業(yè)協(xié)會(huì)（informationtechnologyindustrycouncil，ITIC）標(biāo)準(zhǔn)。

2000年，MATHBOLLEN出版《電壓暫降與短時(shí)中斷》一書。

2000年-2006年，CIGRE先后成立C4.02電壓暫降評(píng)估和預(yù)測(cè)工具、C4.07劣質(zhì)電能成本評(píng)估等工作組，并頒布關(guān)于電壓暫降和敏感負(fù)荷研究報(bào)告。

2006-2010年，CIGRE、CIRED、UIE成立JWGC4.110設(shè)備和設(shè)施的電壓暫降**力，進(jìn)一步研究電壓暫降并頒布基于石油化工行業(yè)的過程**時(shí)間（ProcessImmunityTime，PIT）過程**力推薦標(biāo)準(zhǔn)。

2010年至今，CIGREC4.110還在繼續(xù)進(jìn)行PIT的實(shí)踐積累。

電壓暫降類型及變化關(guān)系

電壓暫降UVW曲線

2、VTC電壓耐受力與PIT過程**時(shí)間

暫降波形曲線

暫降對(duì)敏感負(fù)荷影響主要時(shí)間區(qū)間表現(xiàn)在電壓下降區(qū)與上升區(qū)；

暫降持續(xù)區(qū)可以看作是下降區(qū)的延續(xù)；

電壓下降區(qū)：非正常關(guān)機(jī)、控制混亂觸發(fā)保護(hù)（工藝停車）

電壓上升區(qū)：非正常開機(jī)、控制混亂觸發(fā)保護(hù)（工藝停車）

VTC多數(shù)測(cè)試的是電壓暫降下降區(qū)對(duì)單一設(shè)備的影響，上升區(qū)的影響及測(cè)試方法？

研究集群設(shè)備測(cè)試方法局限性很大，推理方法及仿真驗(yàn)證是否更有效？

PIT測(cè)試方法局限性更大，推理方法及DCS仿真驗(yàn)證更合適?

整流設(shè)備VTC

整流設(shè)備交流VTC值并不準(zhǔn)確反映其耐受力，直流母線VTC值才能準(zhǔn)確反應(yīng)設(shè)備電壓耐受力？

變頻器直流母線VTC測(cè)試

2、VTC電壓耐受力與PIT過程**時(shí)間

變頻器負(fù)載類型

（1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

傳送帶、攪拌機(jī)、擠出機(jī)等摩擦負(fù)載以及行車、升降機(jī)等勢(shì)能負(fù)載，無論其速度變化與否，負(fù)載所需要的轉(zhuǎn)矩基本上是一個(gè)恒定的數(shù)值，此類負(fù)載就稱為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。

（2）平方降轉(zhuǎn)矩負(fù)載

離心風(fēng)機(jī)和離心泵等流體機(jī)械，在低速時(shí)由于流體的流速低，所以負(fù)載只需很小的轉(zhuǎn)矩。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，而氣體或液體的流速加快，所需要的轉(zhuǎn)矩大小以轉(zhuǎn)速平方的比例增加或減少，這樣的負(fù)載稱為平方降轉(zhuǎn)矩負(fù)載

（3）恒功率負(fù)載

機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)、造紙機(jī)或塑料片材的中心卷取部分、卷揚(yáng)機(jī)等輸出功率為恒值，與轉(zhuǎn)速無關(guān)，這樣的負(fù)載特性稱為恒功率負(fù)載。

變頻器負(fù)載類型與控制方式

1）U/f=C的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制方式

2）電壓空間矢量（SVPWM）控制方式

3）矢量控制（VC）方式

4）直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）方式

5）矩陣式交—交控制方式（VVVF變頻）

暫降對(duì)工藝設(shè)備的影響

工藝電氣設(shè)備正常開、關(guān)機(jī)（工藝開/停車）工況具有時(shí)序特性，不是通過電氣開關(guān)進(jìn)行，而是通過控制信號(hào)或通訊信號(hào)進(jìn)行。

設(shè)備恢復(fù)時(shí)間?暫降持續(xù)時(shí)間

軟件恢復(fù)時(shí)間?暫降持續(xù)時(shí)間

過程恢復(fù)時(shí)間?暫降持續(xù)時(shí)間

工藝恢復(fù)時(shí)間?暫降持續(xù)時(shí)間

2、VTC電壓耐受力與PIT過程**時(shí)間

PIT研究面向工業(yè)過程

不僅電壓暫降，甚至短時(shí)或長(zhǎng)時(shí)中斷

先過壓再暫降，甚至中斷

瞬時(shí)波動(dòng)時(shí)敏感負(fù)荷就已動(dòng)作

豐富的瞬態(tài)研究?jī)?nèi)容……

3、電壓暫降對(duì)工業(yè)過程的影響案例淺析

電壓暫降對(duì)火電廠的影響案例淺析

FSSS系統(tǒng)圖

FSSS邏輯關(guān)系

火電廠鍋爐PIT曲線

電壓暫降對(duì)火電廠的影響案例淺析

給粉機(jī)變頻器電壓暫降治理

2011年1月2日，東北電網(wǎng)500千伏伊換1號(hào)線發(fā)生單相故障時(shí)，伊敏發(fā)電廠、呼倫貝爾發(fā)電廠機(jī)組給煤機(jī)停止運(yùn)行，鍋爐滅火，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組跳閘。由于火電廠輔機(jī)不具備低電壓穿越能力，給電網(wǎng)**穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。

2011年7月25日，內(nèi)蒙吉蘭太區(qū)域中鹽變母線發(fā)生故障，烏斯太、華電烏達(dá)、君正電廠五臺(tái)機(jī)組大幅降出力或鍋爐滅火，全網(wǎng)負(fù)荷不平衡。

2012年11月12日，包鋁整流三所#4整流變高壓側(cè)發(fā)生單向轉(zhuǎn)三相故障，東華、包三電廠共三臺(tái)機(jī)組鍋爐跳閘或滅火，對(duì)全網(wǎng)帶來嚴(yán)重影響。

國(guó)臣在2006年就研制火電廠輔機(jī)變頻器低電壓穿越系統(tǒng)在中石化揚(yáng)子石化熱電廠投運(yùn)，同年又在華電淄博熱電廠投運(yùn)。

火電廠輔機(jī)變頻器暫降治理

2011年，東北電網(wǎng)火電輔機(jī)低電壓穿越試點(diǎn)；

2012年，國(guó)調(diào)中心組織《火電機(jī)組輔機(jī)低電壓穿越暫行標(biāo)準(zhǔn)》的制定國(guó)家電網(wǎng)明確發(fā)文，必須完成火電輔機(jī)低電壓穿越改造工作；

2016年將頒布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

電壓暫降對(duì)HVDC的影響案例淺析

HVDC換相失敗和閥冷系統(tǒng)故障

HVDC換流站 冷卻水系統(tǒng)PIT 過程**時(shí)間

PIT測(cè)試

電壓暫降對(duì)LNG的影響案例淺析

LNG工藝及主設(shè)備

原料壓縮機(jī)啟動(dòng)條件

電壓暫降對(duì)煤化工的影響案例淺析

高壓煤漿泵原理圖

高壓煤漿泵治理設(shè)備

電壓暫降對(duì)空分的影響案例淺析

空氣分離工藝流程圖及裝置

氣化爐工業(yè)過程 PIT測(cè)試

某化工公司氣化爐電壓暫降治理

電壓暫降對(duì)化纖的影響案例淺析

長(zhǎng)絲紡絲工藝流程圖

長(zhǎng)絲紡絲工藝流程圖

化纖用戶各區(qū)域電壓暫降主要原因

化纖用戶電壓暫降主要原因分布圖

電壓暫降對(duì)電梯的影響案例淺析

電梯暫降測(cè)試及治理效果圖

垂直梯電氣圖

電壓暫降對(duì)陶瓷行業(yè)的影響案例淺析

陶瓷制品分類及工藝

電壓暫降對(duì)油田行業(yè)的影響案例淺析

油井電壓暫降綜合控制器(VSC)

電壓暫降對(duì)鋼鐵行業(yè)的影響案例淺析

鋼鐵連鑄連軋及工藝

電壓暫降對(duì)玻璃行業(yè)的影響案例淺析

玻璃生產(chǎn)工藝及主設(shè)備

1、壓延法

玻璃窯—過渡輥—壓延機(jī)—主傳動(dòng)—切割—包裝

2、浮法玻璃

玻璃窯—錫槽—退火槽—過渡輥—主傳動(dòng)—切割—包裝

電壓暫降對(duì)半導(dǎo)體的影響案例淺析

本篇為成都電壓暫降工作組會(huì)議中國(guó)臣報(bào)告簡(jiǎn)版，主要介紹了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)是能量流與信息流交互網(wǎng)絡(luò)，電壓暫降對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的影響機(jī)理主要表現(xiàn)在敏感設(shè)備輸出功率突變，進(jìn)而造成能量流和信息流中斷，并舉例分析部分行業(yè)Pit特性和整流設(shè)備VTC特點(diǎn)。

本內(nèi)容多為探討性分析，因水平有限，難免有錯(cuò)誤和不足的地方，希望大家多批評(píng)指正，共同提高！