原创 宾昭平 低压电器杂谈
“晃电”按照SH/T3209-2020《石油化工企业供配电系统自动装置设计规范》的定义，是指因雷击、短路或其他原因造成的电网短时波动或短时中断的现象。
供配电系统产生晃电的基本类型有：电压骤降、短时中断和电压闪变。
电压骤降的电压范围一般在10%~90%之间，持续时间在10ms~3s之间。
电压中断的电压会低于10%，持续时间也在10ms~3s之间。
图1 电压暂降和电压中断
SH/T3209规范中对于晃电抑制的时间是3秒，是综合化工生产的实际情况，因为当电压中断3秒以上时，大部分设备已经停止运行，生产装置已经停车，晃电治理超过3秒没有实际意义，反而可能发生危险。
表1是挪威电力研究院对超过400个节点的供配电系统晃电的统计结果。
表1 配电网络雷击电压暂降次数/年表
低压接触器作为电动机控制的重要元器件，其工作原理是靠线圈通电后电流产生的电磁力，使动、静铁芯吸合，带着动、动静主触头闭合，从而接通电动机回路；线圈断电后，电磁力消失，铁芯和触头释放，断开电动机回路。
图2 接触器主触头与灭弧室
图3 接触器线圈和铁芯
低压接触器标准GB/T14048.4-2023中对于接触器最低吸合电压和最高释放电压都有明确的规定。
对于交流线圈，在控制电压85%~110%范围内应可靠吸合，释放电压应不高于75%，不低于20%U，见图4。
图4 接触器的最低吸合和最高释放电压
我们之前在试验室内做过测试，接触器正常吸合以后，电压降落至60%左右，还基本上可以维持在闭合状态，不会发生断开或抖动现象，但是电压如果继续跌落，就会发生抖动，时间再长点线圈就会冒烟，随之烧毁。
前面提到“晃电”的电压跌落范围是0V~90%Uc，此时对于大部分接触器来说，电压跌落的幅度越低，释放的可能性越大，无法满足现场工艺和设备的要求。
于是为了应对“晃电”，抗晃电接触器应运而生，相对于普通接触器，它的侧面安装有抗晃电模块，见图5。
图5 抗晃电接触器
抗晃电接触器侧面的模块内有超级电容，当模块检测到电压跌落低于设定的电压阈值，超级电容开始给线圈供电，维持接触器吸合一段时间；当晃电时间超过设定时间，接触器再释放。
所以，抗晃电接触器具有两个功能：晃电情况下，超级电容维持线圈供电，保证接触器在设定时间内处于吸合状态，如果晃电持续时间超过设定时间，接触器释放。
抗晃电接触器线圈接线相对于普通线圈多了一个A3端口，用于判断外部“晃电”，见图6，其工作原理如下：
1、A3 作为“晃电”判断端口，与控制回路相线相连；
2、A1端电压低于设定值，A3 端电压正常，判定为正常停机，接触器立即释放。
3、A1 端和A3 端口同时掉电，判定为“晃电”状态，接触器延时释放。
4、延时时间调节建议：重要机组延时时间可调1~3 秒，普通机组可调0.5~1 秒，配合再启动装置实现电动机分批再启动。
图6 抗晃电接触器线圈接线图
抗晃电接触器的优势在于现场容易改造，可以在原有的接触器基础上通过增加电容模块来实现抗晃电功能，且几乎不会改变现场的控制线，其在晃电下的工作特性不受系统电源影响。
《石油化工企业电气设备及运行管理手册》给出的使用效果是：“晃电”时能很好的达到抗“晃电”的效果，但平时运行故障率较高。
究其原因在于超级电容的使用寿命和可靠性。
那么，宽电压电子线圈接触器能解决接触器在“晃电”下的问题呢？
答案是：不能完全解决，且相对于抗晃电专用接触器，还有更大的改进空间。
我们选择的是一款宽电压电子线圈接触器，其线圈电压范围为100V~250V AC/DC，首先通电AC 220V（幅值315V）让接触器吸合，通电时间200ms，此时接触器已经吸合稳定，见图7，黄线代表线圈电压，蓝线代表主触头信号。
图7 接触器线圈电压220V吸合阶段
接着，让电压从220V暂降至45V（幅值65V），持续时间350ms，此时发现接触器主触头仍然处于闭合状态，见图8。
图8 接触器线圈电压跌落至45V稳定吸合阶段
但是，将电压从220V暂降40V（幅值55V）时，此时接触器主触头会随着电压跌落断开，见图9。
图9 接触器线圈电压跌落至40V断开阶段
查询Tesys G接触器样本，其释放电压范围为0.1UcMax~0.45UcMin，对于电压范围为100V~250V的KUE型线圈，其0.45UcMin就是0.45*100V=45V，0.1 UcMax就是0.1*250V=25V，即释放电压范围为25V~45V，样本宣称与试验结果相吻合，见图10。
图10 Tesys G接触器释放电压范围
Tesys G接触器线圈测电压跌落试验视频见：TeSys G接触器线圈端电压跌落试验
总结一下：
1、“晃电”主要是指电压暂降或电压中断，前者电压范围10%~90%之间，后者电压会低于10%，持续时间10ms~3s；
2、“晃电”情况下，常规接触器由于其电磁特性基本上无法完全维持吸合状态，导致电动机停机；
3、为了解决“晃电”阶段电动机不停机，通常会选择抗晃电接触器来保证主触头在设定时间内处于吸合状态，只有晃电持续时间超过设定时间，接触器才释放。
4、抗晃电接触器的工作原理是通过超级电容在“晃电”时给线圈供电的形式来保证接触器吸合，但超级电容的可靠性和稳定性有待进一步提高；
5、宽电压电子线圈接触器在一定的低电压下具有高可靠的“抗晃电”性能，但无法避免“电压中断”情况下释放的问题，且不具备按设定时间延时释放的功能。
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