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空氣開關延時起跳技術在輕烴裝置上的應用
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，生產裝置及輔助生產設備均以電為動力連續運行。由于處于豫北電網的末端，電壓波動較大，閃電現象比較頻繁，閃電經常造成機泵等動力設備全部或部分停運，停運設備的恢復啟動均由人工操作完成，由于運轉動力設備偏多，恢復啟動操作所需時間較長，系統運行參數較長時間波動偏離正常值，將會嚴重影響了輕烴裝置生產的連續運行。系統運行參數調整一般需要8～12小時，每次調整期大約消耗輕烴原料40～60m3，消耗天然氣4000～6000m3，經濟損失較大。
針對閃電造成機泵等動力設備瞬間停運的現象，經過科學系統的分析閃電的成因，應用了空氣開關延時起跳技術，對生產裝置供電系統的兩臺空氣開關柜進行了技術改造，實現了高壓配電系統閃電時空氣開關延時起跳，避免了閃電造成機泵等動力設備瞬間停運現象的發生，極大地降低了高壓系統閃電對輕烴裝置連續生產的影響。
2 閃電發生的原因及閃電時間對輕烴裝置生產的影響
2.1閃電發生的原因
由于高壓架空配電線路均安裝有自動重合閘系統，因此線路一旦發生故障跳閘，系統將自動進行一次重合閘，如果此時故障消除，則高壓配電系統供電恢復正常（此過程表現就是系統電壓瞬間下降，又恢復正常，時間zui長不超過1.25s）。如果線路跳閘的故障依然存在，則重合閘后加速開關跳閘切斷高壓配電線路。一次成功的重合閘對下游用戶的表現就是供電系統發生一次閃電，據資料統計2003年中原油田供電公司高壓架空線路故障約80％為瞬時性故障，即系統重合閘有約80％的成功率。
2.2閃電時間輕烴裝置生產的影響
輕烴裝置生產動力用電來自柳屯變電所611線路和618線路，6kV的高壓電經過變壓器作用為我廠提供400V的動力電壓，保障輕烴裝置的連續生產。如圖1所示，高壓配電系統閃電的過程中，時間雖然很短，一般不超過1.25s，但系統電壓隨之降低，由于空氣開關（DW15—1600型式斷路器）的失壓脫扣器瞬間失電，將會導致空氣開關瞬間跳閘停電。閃電后高壓系統電壓及時恢復后，低壓供電系統由于斷路器存在而無自動重合閘，必須人工操作手動合閘恢復送電，所需時間大約在1min左右，供電系統斷電必然引起機泵等動力設備停運，由于運轉動力設備偏多，閃電后動力設備的重新恢復啟動須由人工操作完成，所需時間較長，大約在5min左右。如果動力設備停運時間過長，會引起系統參數長時間、較大幅度偏離正常，將會造成輕烴裝置生產紊亂，必須對輕烴裝置運行工藝參數進行調整，直至運行參數正常，輕烴裝置才能恢復正常生產。
3 空氣開關跳閘的問題分析及解決方法
3.1 空氣開關跳閘的問題分析
供電系統自動空氣開關的失壓脫扣器是一個電磁鐵，失電瞬間會在彈簧的帶動下銜鐵釋放，然后帶動跳閘機構動作，空氣開關完成跳閘操作。高壓配電系統閃電時，失壓脫扣器若能延時幾秒鐘后再起跳，在高壓系統電壓瞬間恢復正常后，供電系統才能夠得以維持正常供電，從而顯著降低閃電對輕烴裝置生產的影響。為了防止高壓系統閃電瞬間失壓脫扣器銜鐵釋放，經過分析提出了以下三個技術解決方案：
①將電磁失壓脫扣器的銜鐵捆住，防止其釋放，這樣可以達到閃電時空氣開關不起跳的目的，但在系統*失電時，空氣開關也無法動作，失去了存在的意義，故不可取；
②采用 UPS系統給失壓脫扣器供電的方法，經過反復試驗，由于設備接線復雜、可靠性差、無法穩定實現延時起跳，故不可取；
③將失壓脫扣器線圈電源改為直流電源，在該線圈上并聯一只貯能電容，系統電壓過低時，電容自動向失壓脫扣器線圈釋放電能，使其維持一定時間的吸合狀態，待貯能電容放電結束后，失壓脫扣器失電，空氣開關自動完成延時起跳操作。其改造方法類似交流接觸器的交流啟動、直流無聲運行，接線方式簡單，經試驗可靠性高，故被采用。