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安科瑞劉鴻鵬

摘要 

隨著工業(yè)自動化水平的提升，生產設備對供電連續(xù)性和穩(wěn)定性的依賴程度越來越高，電網中的電壓暫降（俗稱“晃電”）問題對工業(yè)生產構成了嚴重威脅。特別是在化工、冶金、半導體等高敏感行業(yè)，晃電引發(fā)的設備停機、工藝中斷甚至安全事故已成為重要的電能質量問題。本文結合國家標準與實際項目經驗，重點分析了抗晃電技術在工業(yè)低壓配電系統(tǒng)中的應用，并以接觸器回路與變頻回路抗晃電解決方案為例，闡述其技術原理、實施方式及工程效果。

1. 晃電的定義與成因

根據國家標準GB/T301372013及GB/T17626.112008，晃電是指電壓暫時性下降（電壓暫降）或短時中斷，通常持續(xù)時間為幾毫秒至幾秒，幅值可下降至額定電壓的30%以下。其常見成因包括電網短路、絕緣擊穿、大功率電機啟動、雷擊浪涌、備用電源切換等瞬態(tài)干擾事件。

 2. 晃電的危害

盡管晃電在公共民用建筑中影響不大，但對工業(yè)敏感負荷而言，其危害極為嚴重： 

引起生產停機：自動化控制系統(tǒng)中的接觸器、PLC、DCS、變頻器等設備極易因電壓跌落而跳脫，造成整條生產線停產。

產品報廢與能耗損失：流水線中斷將導致半成品報廢，同時重新啟動設備也會帶來額外的能源與時間成本。

設備損壞風險：頻繁的啟停會對電機、變頻器、電控柜等造成電氣與機械損耗。

安全生產風險：某些危險工藝如加氫、高溫反應等環(huán)節(jié)若意外停電將帶來嚴重安全隱患。

據統(tǒng)計，歐美地區(qū)80%以上的電能質量投訴都與電壓暫降有關，顯示出該問題的普遍性與嚴重性。

 3. 什么情況需要使用抗晃電裝置？ 

抗晃電裝置的應用場景主要集中在對電壓暫降（晃電）敏感的工業(yè)系統(tǒng)中。以下是一些典型情況下需要使用抗晃電裝置的情形，適用于判斷是否應部署這類設備：

3.1 負載設備對供電連續(xù)性要求高

自動化生產線：如汽車制造、包裝流水線、數(shù)控加工中心等，電壓瞬降可能導致整條線停工，造成生產中斷或產品報廢。

半導體制造：對供電連續(xù)性極度敏感，哪怕是幾十毫秒的掉電也會導致芯片制程失敗。

精密儀器運行中：如醫(yī)療設備、實驗儀器、檢測系統(tǒng)等，突發(fā)掉電會損壞設備或失去關鍵數(shù)據。 

3.2 控制系統(tǒng)或元器件對電壓敏感

PLC、DCS、工控機等開關電源類設備，電壓下跌時極易死機或重啟。

電磁類元件如接觸器、繼電器，其線圈在電壓低于額定值的70%以下會釋放，造成負載掉電。

電力電子裝置如變頻器、軟啟動器等，其母線電壓驟降會觸發(fā)保護機制停機。

3.3 電壓暫降在生產現(xiàn)場頻繁發(fā)生

供電區(qū)域電網穩(wěn)定性差，經常受外部故障影響出現(xiàn)電壓波動；

企業(yè)周邊存在大功率電機啟動、電弧爐、電焊機等擾動源；

工廠自身啟停大型負載或切換備用電源頻繁，引起內部瞬時電壓波動。

3.4 停機代價高或影響安全 

化工、制藥、冶金等連續(xù)性工藝行業(yè)，突發(fā)停機會導致中間物料報廢、溫度/壓力失控；

涉及危險化學品、高溫高壓反應裝置的工廠，為保障人身與設備安全，必須防止因晃電誤停。

重大工程施工現(xiàn)場或無人值守站點，如風電、光伏、遠程泵站，晃電可能導致遠程設備失聯(lián)或控制失效。

 3.5 設備本身不具備晃電自恢復能力

傳統(tǒng)接觸器或電磁元件無儲能功能，晃電時必然脫扣；

某些變頻器或軟啟動器不支持再啟動功能，掉電后需人工干預；

設備廠家未設置抗晃電功能，或設置不完善/不可調。

 3.6 對運行穩(wěn)定性和能效要求高的場合

智慧工廠、綠色工廠、零碳產業(yè)園等新型高標準工業(yè)園區(qū)；

制造領域如航天航空等精密設備；

企業(yè)希望降低非計劃停機率、延長設備壽命、減少故障率。

當一個系統(tǒng)中“晃電=停產=損失”時，就需要使用抗晃電裝置。

4. 抗晃電保護裝置

交流接觸器作為電動機回路重要的控制元件，在工業(yè)生產中承擔了重要的作用。雷擊、 短路重合閘、電網故障、大功率設備啟動等原因引起的電壓跌落（晃電）現(xiàn)象嚴重影響接觸 器的正常工作，并引起相關聯(lián)鎖設備停機，給企業(yè)造成巨大的經濟損失。 安科瑞 ARD-KHD-S03 系列抗晃電裝置，具備 “晃電保持+晃電再起動”功能，能夠 抵御接觸器控制回路晃電引起的接觸器釋放（不包括直流接觸器或帶節(jié)能功能的接觸器）， 也可以針對變頻、軟起回路實現(xiàn)再啟動，保障設備的連續(xù)性運行，為企業(yè)生產保駕護航。

4.1 設備選型

4.2 技術參數(shù)

4.3 控制邏輯

4.4 設備規(guī)格

4. 5 抗晃電治理原則與策略

根據治理層級劃分，晃電問題可從電網源頭、線路、配電端到設備終端進行治理。但從成本效益比來看，終端治理（即在低壓配電末端和關鍵設備側實施防護）是性價比的方法。

主要策略包括：

應用帶儲能的防晃電接觸器

采用具備抗晃電功能的電動機保護器、控制器或變頻器

安裝獨立抗晃電模塊，如ARDKHD系列裝置，對控制回路進行直流支撐或控制保持

5. 接觸器回路的抗晃電應用 

接觸器是工業(yè)電機控制中常見的低壓元件。其電磁線圈對電壓變化極為敏感，一般在電壓下降至70%以下時即釋放，導致電機斷電。針對這一問題，目前主流治理方案包括：

UPS供電：為控制回路配置備用電源，切換時間<1ms，但成本高且對感性負載適應性差。

防晃電接觸器：內部帶電容儲能，但存在過壓易損與斷電延時問題。

再起動控制：通過電動機保護器邏輯實現(xiàn)，但無法應對毫秒級晃電。

抗晃電模塊（ARDKHDS03A/B）：通過內置儲能電容，在晃電時維持接觸器吸合，電壓恢復后自動繼續(xù)運行或重啟動，是當前選擇之一。

結語

電壓暫降是當前工業(yè)用戶面臨的突出電能質量問題之一。晃電雖短，但影響深遠。通過在接觸器、變頻器、軟啟動器等關鍵設備前端部署抗晃電裝置，可顯著提升系統(tǒng)抗擾能力，避免因瞬時電壓波動導致的設備跳脫和生產中斷。隨著工業(yè)配電智能化水平提升，抗晃電治理將成為工業(yè)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要保障手段之一，值得在更多敏感負載場景中推廣應用。