供配電系統產生晃電的基本類型有：電壓驟降、短時中斷和電壓閃變。
電壓驟降的電壓范圍一般在10%~90%之間，持續時間在10ms~3s之間；電壓中斷的電壓會低于10%，持續時間也在10ms~3s之間。
圖1 電壓暫降和電壓中斷
SH/T3209規范中對于晃電抑制的時間是3秒，是綜合化工生產的實際情況，因為當電壓中斷3秒以上時，大部分設備已經停止運行，生產裝置已經停車，晃電治理超過3秒沒有實際意義，反而可能發生危險。
表1是挪威電力研究院對超過400個節點的供配電系統晃電的統計結果。
表1 配電網絡雷擊電壓暫降次數/年表
低壓接觸器作為電動機控制的重要元器件，其工作原理是靠線圈通電后電流產生的電磁力，使動、靜鐵芯吸合，帶著動、動靜主觸頭閉合，從而接通電動機回路；線圈斷電后，電磁力消失，鐵芯和觸頭釋放，斷開電動機回路。
圖2 接觸器主觸頭與滅弧室
圖3 接觸器線圈和鐵芯
低壓接觸器標準GB/T14048.4-2023中對于接觸器最低吸合電壓和最高釋放電壓都有明確的規定。
對于交流線圈，在控制電壓85%~110%范圍內應可靠吸合，釋放電壓應不高于75%，不低于20%U，見圖4。
圖4 接觸器的最低吸合和最高釋放電壓
我們之前在試驗室內做過測試，接觸器正常吸合以后，電壓降落至60%左右，還基本上可以維持在閉合狀態，不會發生斷開或抖動現象，但是電壓如果繼續跌落，就會發生抖動，時間再長點線圈就會冒煙，隨之燒毀。
前面提到“晃電”的電壓跌落范圍是0V~90%Uc，此時對于大部分接觸器來說，電壓跌落的幅度越低，釋放的可能性越大，無法滿足現場工藝和設備的要求。
于是為了應對“晃電”，抗晃電接觸器應運而生，相對于普通接觸器，它的側面安裝有抗晃電模塊，見圖5。
圖5 抗晃電接觸器
抗晃電接觸器側面的模塊內有超級電容，當模塊檢測到電壓跌落低于設定的電壓閾值，超級電容開始給線圈供電，維持接觸器吸合一段時間；當晃電時間超過設定時間，接觸器再釋放。
所以，抗晃電接觸器具有兩個功能：晃電情況下，超級電容維持線圈供電，保證接觸器在設定時間內處于吸合狀態，如果晃電持續時間超過設定時間，接觸器釋放。
抗晃電接觸器線圈接線相對于普通線圈多了一個A3端口，用于判斷外部“晃電”，見圖6，其工作原理如下：
1、A3作為“晃電”判斷端口，與控制回路相線相連；
2、A1端電壓低于設定值，A3端電壓正常，判定為正常停機，接觸器立即釋放。
3、A1端和A3端口同時掉電，判定為“晃電”狀態，接觸器延時釋放。
4、延時時間調節建議：重要機組延時時間可調1~3秒，普通機組可調0.5~1秒，配合再啟動裝置實現電動機分批再啟動。
圖6 抗晃電接觸器線圈接線圖
抗晃電接觸器的優勢在于現場容易改造，可以在原有的接觸器基礎上通過增加電容模塊來實現抗晃電功能，且幾乎不會改變現場的控制線，其在晃電下的工作特性不受系統電源影響。
《石油化工企業電氣設備及運行管理手冊》給出的使用效果是：“晃電”時能很好的達到抗“晃電”的效果，但平時運行故障率較高。究其原因在于超級電容的使用壽命和可靠性。
那么，寬電壓電子線圈接觸器能解決接觸器在“晃電”下的問題呢？答案是：不能完全解決，且相對于抗晃電專用接觸器，還有更大的改進空間。
我們選擇的是一款寬電壓電子線圈接觸器，其線圈電壓范圍為100V~250VAC/DC，首先通電AC220V(幅值315V)讓接觸器吸合，通電時間200ms，此時接觸器已經吸合穩定，見圖7，黃線代表線圈電壓，藍線代表主觸頭信號。
|
圖7 接觸器線圈電壓220V吸合階段
接著，讓電壓從220V暫降至45V(幅值65V)，持續時間350ms，此時發現接觸器主觸頭仍然處于閉合狀態，見圖8。
圖8 接觸器線圈電壓跌落至45V穩定吸合階段
但是，將電壓從220V暫降40V(幅值55V)時，此時接觸器主觸頭會隨著電壓跌落斷開，見圖9。
圖9 接觸器線圈電壓跌落至40V斷開階段
查詢Tesys G接觸器樣本，其釋放電壓范圍為0.1UcMax~0.45UcMin，對于電壓范圍為100V~250V的KUE型線圈，其0.45UcMin就是0.45*100V=45V，0.1 UcMax就是0.1*250V=25V，即釋放電壓范圍為25V~45V，樣本宣稱與試驗結果相吻合，見圖10。
圖10 Tesys G接觸器釋放電壓范圍
總結
1、“晃電”主要是指電壓暫降或電壓中斷，前者電壓范圍10%~90%之間，后者電壓會低于10%，持續時間10ms~3s；
2、“晃電”情況下，常規接觸器由于其電磁特性基本上無法完全維持吸合狀態，導致電動機停機；
3、為了解決“晃電”階段電動機不停機，通常會選擇抗晃電接觸器來保證主觸頭在設定時間內處于吸合狀態，只有晃電持續時間超過設定時間，接觸器才釋放。
4、抗晃電接觸器的工作原理是通過超級電容在“晃電”時給線圈供電的形式來保證接觸器吸合，但超級電容的可靠性和穩定性有待進一步提高；
5、寬電壓電子線圈接觸器在一定的低電壓下具有高可靠的“抗晃電”性能，但無法避免“電壓中斷”情況下釋放的問題，且不具備按設定時間延時釋放的功能。
作者：賓昭平
相關閱讀
◆如何判斷接觸器電氣壽命
◆怎樣為電動機選擇合適的斷路器和接觸器
◆教你學會接觸器電流計算及交流接觸器的選用
