高压软启动器

高压软启动器（精选六篇）

高压软启动器 篇1

该软启动器将电动机高压软启动控制器与高压磁力启动器合二为一,采用先进的微处理器和电力电子控制技术,实现了高压交流电动机的软启动、软停止、泵停止和电动机综合保护等功能,可消除机械及电气冲击,延长设备的使用寿命。

具有自主知识产权的数字式电动机综合保护单元采用了特殊的抗干扰措施,保护功能齐全,动作准确可靠。中英文菜单操作,液晶显示,显示内容全面、丰富。

该软启动器适用于井下中央水泵、潜水泵、主要通风机、主斜井带式输送机、瓦斯抽放站、空气压缩机等6/10kV供电大功率拖动设备。

该软启动器具有以下特点:

(1)启动方式多样:电压斜坡限流启动、电流斜坡启动、转矩斜坡启动、直接启动。

(2)保护功能齐全:综合保护器和软启动控制器双重保护,具有过流、过载、断相、漏电闭锁、绝缘监视、瓦斯闭锁、风电闭锁、过欠压、电动机失速、电压不平衡、过热、自诊断等保护功能。

(3)控制方式:具有就地控制、远方控制(远方按钮或厂家电 控装置)方式,支持一拖 一、一拖多 (多台电动机顺序启动)方式。

(4)具备标准Modbus通信接口,方便接入各类控制、监控系统,实现集中控制。

应用高压软启节能降耗改造实例 篇2

【摘 要】介绍了破碎系统中910米高压长皮带机利用VFS高压软起动设备节能改造的过程，分析了VFS高压软起的工作原理和实施方案，总结改造后系统运行状况及节能效果。

【关键词】液力耦合器；400KW；6KV高压软启动器；工作原理；系统控制

0.引言

我公司二条5000T熟料生产线生产用石灰石是由矿山2台硾式破碎机破碎后，经一条910米皮带机（电机400KW，6KV）输送到石灰石堆棚，每天15000多吨的石灰石用量全部通过910米皮带输送，故910米皮带机运转状况直接影响成品石灰石储量问题。原910米皮带机启动方式为粘连式液偶软启动装置，该启动装置自生产线投产以来因液压系统问题及粘连式液偶内磨擦片问题多次发生故障，从而影响成品石灰石储量，且该装置每年维护费用高，润滑油渗漏问题一直没有好的解决办法，给岗位维护带来极大不便。

1.改造方案的确定

针对我公司石灰石输送设备状况，经公司技术人员研究并取得集团技术中心同意后决定对其进行改造。技术人员认为去掉粘连式液偶软启动装置实现电机软启动由两种改造方案：高压变频器和高压软启动。因我公司皮带机运行启动完后均在工频运行，若实行高压变频器启动，变频器需长期工作在工频，功率单元发热量大，设备维护费用高，且高压变频器费用高，故会造成改造投资大效果不理想问题。若采用高压软启动装置来实现电机软启动，电机启动完毕后达到旁路运行，有效解决了电器元件发热问题，维护费用低，投入成本少。根据以上考虑，我公司决定采用VFS高压有级变频软起动装置用作高压软起动控制方式，此控制方式在集团尚属首次采用。

2.改造的具体步骤

2.1深入了解VFS高压软起动装置系统特点

VFS（Variable Frequency Starter）高压有级变频软起动装置是应用先进的电力电子技术、电力拖动技术及数字微处理器技术，通过控制晶闸管来实现有级变频无级调压的功能，它可以输出12.5Hz、25Hz和50Hz三种频率，同时控制电机的压频比，来实现小起动电流，大起动力矩的良好的起动特性。同时可以实现电压斜坡起动、恒流起动、软停车、制动停车等多种起停控制方式，该技术是目前国际上新发展的最优良的电机起动技术。另外，具有模块化的光纤传送技术以及完善的保护技术，该装置在实际应用中，当电动机起动时，利用先进的可控硅移相调压技术，闭环调节输出到电机的电压和电流从而减小电机起动过程中由于过电流引起的电网波动和机械冲击，使电机平稳起动。其系统主要特点有以下几方面：

a.起动电流小，起动转矩大；通过引入变频控制机制，所以起动电流可以控制在额定电流的2倍左右，起动转矩可以达到额定转矩的80-90%。

b.起动方式灵活；可以根据现场负载情况和电网情况选择不同的起动频率组合，在不同的起动频率下实现电压斜坡起动和限流起动等多种起动方式。

c.电机起动控制灵活；可以实现正反两个方向起动，具有自由停车，软停车和制动停车等多种停车方式选择。

d.起动时间和起动转矩可调；可以根据现场要求任意调整起动时间和起动转矩。

e.可靠性高；检测手段完善：静态自检、运行中动态检测。

采用先进的晶闸管串联和先进的动态均压技术，使控制简单，调节方便，整机应用灵活，运行可靠。

强弱电间隔离完善，系统强弱电间采用光纤隔离，避免了强弱电间的相互干扰，增强了系统工作的可靠性。

f.性能指标高；采用双DSP控制系统及大规模门阵列CPLD线路实现控制高实时性的要求大大提高了晶闸管控制的实时性，达到了控制的快速性。

g.控制便捷；高压软起动装置设有就地控制及远程控制，电机起动电流在2～4倍范围内连续可调，保证电机启动电流在2.5倍电机额定电流以内满足此传送机电机起动要求，电机实现0-1/4转速，1/4转速-额定转速的起动过程。

h.功能齐全；完善的保护功能：包括短路、过流、限流、过压、欠压、过负载、缺相、三相电流不平衡保护、过热、CPU故障、通信故障、脉冲故障等各种故障状态报警，及时处理保护软起动器及电动机，同时启动报警系统在人机界面上给出详细的故障信息，利于操作人员维护处理。

具有旁路功能，在电动机起动完成或起动过程中发现故障，将切换到旁路状态，降低了整机的功耗，保证系统可靠运行。

采用数字控制方式，具有MODBUS，PROFIBUS和RS485等多种适合工业现场的通讯接口。

2.2控制柜安装调试

确定改造方案后，技术人员先拆除原粘连式液偶装置及其配套油站控制系统，将电机前移与减速机直接连接。控制柜按照《电气设备安装规范》施工就位后，将原敷设到电机的电缆改为高压软启动装置电源，从该装置重新敷设电缆到电机，实现供电电源改动。电源改动完成后将控制柜控制回路上电进行控制回路传动调试，模拟工况先现场后中控DCS启动，确保达到控制回路无问题后进行高压上电，设定软启参数工况启动电机带负荷试车、投运。

3.改造效果

此改造已在我公司2010年三月熟料线检修期间完成，改造后910米皮带启动电流由原来的5-6倍，降为现在的2.5倍，启动功率有原来的1000KW左右降为现在的350KW左右，达到了降低启动时对电机、减速机及长皮带冲击的效果，提高了电机、减速机及长皮带的使用寿命，从而保证设备安全连续运行；同时去掉粘连式液偶软启动装置既节约液压器件及润滑油高额的维护费用，又改善了岗位状况，降低了岗位劳动强度。

4.结束语

高压变频软启动系统应用研究 篇3

1 电机的基本启动方式

1.1 全压直接启动

对于小功率电机而言, 在电网容量和负载两方面都允许的情况之下, 可以直接启动。这种启动方式最大的优点就是操作简单。因为不需要借助其他器件来进行启动, 直接启动就经费方面比较经济实用。而对于一些大功率的电机则不能采用此种方式。

1.2 自耦减压启动

这种启动方式是利用自耦变压器来实现减压启动。这种启动方式在满足启动需要的同时, 还能增大启动转矩。在使用自耦变压器进行减压启动时, 产生的启动转矩要远大于直接启动时的转矩。因此, 这种启动方式特别适用于一些大功率的电机。

1.3 Y-Δ启动

这种启动方式是星三角换接启动, 即将正常运行时为三角形接法的定子绕组在启动时接为星形, 在电机启动完毕以后, 再换接为三角形。这种启动方式可以减小启动电流, 在一定程度上避免了电机的烧坏。这种启动方式最大的优点就是在负载较轻时, 可以在星形接法下直接运行, 这样可以有效节约电能。相较于其他启动器, 这种方式造价低廉, 且结构简单, 易于控制。

1.4 软启动器

软启动器启动是利用可控硅的移相调压来完成电机的启动。但是, 由于使用了可控硅, 这种启动方式的造价较高。除此之外, 这种启动方式还会对电网产生一定的影响。由于这种启动方式所采取的技术特殊, 因此, 对于利用该启动方式的工作人员的要求也特别高。

1.5 变频器

就目前而言, 利用变频器来控制电机的启动是技术含量最高的启动方式。这种启动方式是通过改变电网频率, 进而使电机的转矩得转速达到一定的要求。这种启动方式所涉及的技术领域不仅包括电子技术, 还包括微机技术。因此, 它对所需的工作人员的要求比较高。由于这种启动方式利用技术的特殊性, 它主要用于对于速度要求较高的电机启动。

1.6 几种启动方式的比较

通过上面对于电机几种启动方式的详细介绍, 我们可以非常直观的看出, 星三角启动与自耦变压器减压启动经济成本低, 并且操作十分简单, 维护相对而言也较为容易。而利用软启动器以及变频器进行电机的启动, 不仅经济成本较高, 并且还需要专业的技术人员进行维护。在使用星三角启动与自耦减压启动时, 出现故障的机率比较大, 由于它们采用分立元件并且控制线路接触点特别多, 对于出现的故障进行排查与维修是一项巨大的工程。但是由于它们的低成本与易操作, 这两种启动方式在目前的电机启动中还占有很大的比重。

2 高压变频软启动系统的组成及基本原理

2.1 系统的组成

高压变频软启动系统主要有以下几部分组成:高压变频器;升压变压器;同步电机 (包括励磁装置) ;高压开关等设备。

2.2 系统工作的基本原理

(1) 确保电机重载启动; (2) 合上开关, 变频器驱动电机工作, 频率在这个过程之中逐渐增加, 一直到50Hz, 与此同时, 变频器的输出电压也在不断地增大, 在达到启动电压时, 电机开始在额定转速下运行; (3) 在电机以额定转速运行的时候, 变频器对于电网电压的相关参数进行检测, 并以输入电网电压为标准, 不断对自身的输出电压进行调整; (4) 在变频器将自身的输出电压与电网电压调整到一致时, 这时闭合切换开关。因为这时变频器的输出电压与电网电压的频率以及相位都相同, 所以, 整个切换过程将不会对电网造成冲击; (5) 在切换过程中电机是由变频器与电网共同供电的, 电机的负载将由变频器逐渐转移给电网, 然后断开变频器开关; (6) 在电机负载完全由电网进行供电时, 整个高压变频软启动过程已全部完成。

2.3 系统组件介绍

2.3.1 高压变频器

高压变频器是采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式来实现直接高压输出。高压变频器具有很多的优点。

2.3.2 同步电动机励磁装置

励磁装置在启动过程中要对电机进行有效的励磁控制, 并对电机实行限制及保护。励磁装置在启动过程中是受变频器控制的。

2.3.3 PLC控制柜

在电机启动的过程中, PLC控制柜是必不可少的。它用来完成启动过程中的互锁, 并根据信号来对断路器进行控制。

2.3.4 整流变压器

在整个启动过程中, 除变频器需要变压器以外, 在电机与变频器之间还需要配备一台变压器。除此之外, 对于励磁系统而言, 还需要配备一台整流变压器。

3 高压变频软启动系统的应用

3.1 高压变频软启动的优点

(1) 对电网污染小。变频器由于其本身特性对电网的谐波污染极小。不会产生因为出现谐波而造成电机发热, 或者出现噪音等现象。 (2) 拆卸方便。由于高压变频器的功率单元为模块化设计。因此, 它的单元可以进行互换, 拆卸方便, 并且不需要专门的工具。 (3) 保护功能齐全。高压变频软启动系统的保护功能齐全。这个系统的变频装置有过流, 过压, 欠压以及短路保护。因此, 出现风险的机率大大降低。 (4) 系统设计一体化。整个系统是一体化设计, 这就大大降低了对于电机的要求。不需要采用滤波器变频器就可以直接输出正弦的电流和电压波形。

3.2 高压变频软启动系统的应用

由于是高压变频软启动系统, 所以将不会对电机造成冲击。并且由于高压变频软启动系统采用的为高压变频器, 因此将可以对电机的速度进行控制。除此之外, 变频器不需要借助于外部的软件进行控制。在使用这个系统实现电机的启动时, 变频器可以根据电网电压对自身的输出电压进行调整, 因此保证了并网的可靠性。通过这一种启动方式就能够非常有效地解决电机启动的问题。高压变频软启动系统的应用将会不断的减少电机启动时功率的损耗。并且随着科学技术的不断发展以及进步, 高压变频软启动将会越来越广泛地应用于电机的启动。

4 结束语

综上所述, 电机的启动方式还需要我们不断去探索。对于高压“一拖二”变频器的基本原理以及性能进行研究和测试是我们提高电动机启动方式的有效方式。在进行研究的过程中, 我们要注重理论与实践相结合, 充分将理论知识应用于实践之中, 并要不断进行探索与研究。对于电机启动方式的研究对于工程应用具有重要的意义, 我们要充分了解实际生产的需求并不断加以改进, 以期找到更加合理的方式。

摘要：如何实现电机的低功耗启动一直是学者研究的热点。电机因启动不当而发生烧毁的现象时有发生。因此, 文章将对电机的各种启动方式进行分析和比较, 进而提出高压“一拖二”变频软启动系统, 并且对其组成及工作原理进行了介绍, 对其应用以及未来的发展方向进行了探讨, 并在此基础之上提出了几点看法, 以供参考。

关键词：高压,变频软启动系统,应用

参考文献

[1]张月奎.浅谈异步电动机软启动[J].中国新技术新产品, 2008 (18) .

[2]龙三平, 刘伟, 罗耀华.交流电动机综合控制装置[J].应用科技, 2005 (2) .

高压软启动器 篇4

华电国际十里泉发电厂2×330 MW机组超净排放—脱硫增容改造工程中将现有脱硫装置改为串塔工艺,拆除了现有的GGH及增压风机来满足改造要求,后续脱硫装置的阻力需全部由引风机来克服,现有的引风机无法满足改造后运行需求,遂同步进行了引增合一改造,原引风机系统相关电机(3 000 k W)及配套变频装置等相应退出运行。通过对引风机的基础荷载及引风机压头进行核算,引增合一改造后的引风机电机功率选定为4 300 k W。作为火电厂锅炉重要辅机之一的引风机,运行期间如出现故障跳闸,极易导致炉膛正压、排放的环保指标超标、降出力甚至机组非停等问题。同时,考虑到改造后的引风机电机功率较大,如继续选用变频器,其可靠性将难以保证,拟选用高压软启动器实现设备的平稳启动,以解决启动瞬间造成6 k V母线电压过低以及启动冲击大等问题。

1 引风机电机启动方式选择

交流高压电机有直接启动、降压启动及变频启动三种启动方式。

直接启动无需附加设备,但启动时转矩大,易对电网形成冲击并引起电网电压波动,伤害电机绝缘,缩短电机寿命。

变频启动是一种高效的启动调速方式,启动性能好、调速范围大、节能效果佳,但价格昂贵并且国产化率低;同时,考虑到引风机的重要地位以及没有备用手段等因素,运行过程中其一旦出现问题,将可能直接导致机组降出力甚至非计划停运。

降压启动通过降低加在电机上的初始电压,来减小启动过程中的电流,进而减小电机启动时对自身及母线产生的冲击。

目前,高压交流电机降压启动的方式较多且性能特点不尽相同:液阻式及热变电阻式软启动虽然启动过程中没有高次谐波产生且具有一定价格优势,但维护量大,对环境要求较高,环境温度的变化会对其产生较大影响,并且保护功能不全,安全性较差;串电抗及自耦变压器启动在切除电抗器及自耦变压器时则会对电机产生二次冲击,属有级降压启动,运行可靠性较差;磁控式软启动和晶闸管软启动都会产生高次谐波,且价格偏高,磁控式软启动还需增设电抗器,故占用体积较大,且启动过程中的电压及电流不具有可调性。

经过对投资成本、运行可靠性、后期运行维护等多方面综合考虑,华电国际十里泉发电厂决定采用晶闸管软启动装置来实现新引风机电机的平稳启动,同时经过对市场的调查最终选用了湖北大禹电气科技股份有限公司生产的GGQ系列高压固态软启动器。

2 GGQ系列高压固态软启动器原理及特点简介

2.1 GGQ系列高压固态软启动器工作原理

如图1所示,当接到DCS启动指令时(或按下启动器就地启动按钮),一次回路电流通过厂用电6 k V工作段高压开关QF1送至软启动器,启动回路的真空接触器KM2闭合,数字触发板通过光纤传输信号控制晶闸管组件的导通角,使晶闸管输出电压发生变化,启动器输出的相电压根据需要相应增加。当电流下降后,晶闸管组件会快速完全导通,进而使电机达到全压工作状态。随后,并联在晶闸管组件两端的旁路真空接触器KM1开始吸合,并旁路掉晶闸管组件上的工作电流,同时数字触发板停止工作,启动回路的真空接触器KM2随即断开,电机启动完成。检测到的各种监视信号通过信号处理电路后进入控制系统,二次控制回路信号经I/O接口隔离处理后进入控制系统,实现电机的平稳启停。

晶闸管串并联组成大功率组件,可把中压的晶闸管进行串联实现分压,从而应用于高压回路中。但电机功率较大需要大电流时,则需要在每只串联晶闸管两端并联一个RC阻容吸收器件和一个均压电阻R,以限制暂态电压和稳态电压的不均衡分配,同时使各晶闸管在暂态和稳态时都能够以均压完成导通和阻断,从而保证晶闸管组件触发的同期性,实现多个晶闸管的同时导通、关断,避免因不同步而使电压、电流加在某一个晶闸管上造成烧毁。

2.2 GGQ软启动器技术指标

GGQ软启动器的技术指标如表1所示。

2.3 GGQ软启动器性能特点

(1)启动参数(电流、时间及电压)可调,能够合理设置启动电流和启动转矩,有效减少启动时的损耗,实现电机及负载设备的平稳启动。

(2)启动控制:可以现场本柜按钮启动及调试,在显示键盘上启动及调试,利用通讯电缆在集控室远方启动,通过高压开关柜联锁受控启动。

(3)启停方式可选:

1)设定起始电压的上升率来实现电压斜坡启动;

2)设定启动时的最大电流实现恒电流启动;

3)设定启动过程的时间实现恒时间启动;

4)停车时除直接停车外,还可通过设定停车时间,在设置的时间内逐渐减小电机端电压直至到零,实现电机及负载设备的软停车。

(4)保护功能齐全:

启动过流速断保护:动作于跳闸并报警。

启动超时保护:动作于跳闸并报警。

可控硅组件保护:动作于跳闸并报警。

运行过流保护:动作于跳闸并报警。

三相电流不平衡保护:动作于跳闸并报警。

缺相保护:动作于跳闸并报警。

电源欠压保护:动作于跳闸并报警。

过热保护:动作于跳闸并报警,同时系统进入保护状态。

3 改造实施及实际应用情况

3.1 改造实施情况

两台新引风机电机电源分别取自6 k V工作A、B段,开关柜负荷侧出线电缆直接接至电机引线盒处;同时两台电机定子均采用了Y型接法,共引出6个接线端子,电机中性点侧引出线接至高压软启动器星点柜内。具体接线方式如图2所示。

3.2 实际应用情况

该厂两台机组完成引增合一改造后,机组启动时引风机的启动过程中电机电流及母线压降均能达到预期要求,以#7机组为例:#7A、#7B两台引风机电机启动电流最大值为846.44 A和865.97 A,分别为电机额定电流(489 A)的1.73和1.77倍,而6 k V工作段ⅦA段和ⅦB段母线电压压降分别为12.22%和12.98%,均小于15%,满足不频繁启动的交流电机启动时配电母线电压压降要求。

4 结语

十里泉发电厂2×330 MW机组脱硫增容—引增合一改造工程新增4 300 k W引风机电机加装GGQ系列高压固态软启动器后,启动过程平稳,未造成启动瞬间6 k V母线电压过低和其他厂用电设备异常,同时亦降低了启动时对电机的冲击,延长了电机的寿命。

摘要：目前,随着国家对环保指标提出更高的要求,火电厂在进行环保超净排放改造尤其是引增合一改造过程中对于大型引风机电机的应用越来越多。但大功率电机如直接启动将产生过高的启动电流和启动转矩,对厂用电系统造成严重影响,甚至可能导致厂用电母线电压剧烈波动或负载设备损毁。现重点介绍了华电国际十里泉发电厂在2×330MW汽轮发电机组超净排放—引增合一改造工程前是如何选定引风机电机启动方式的,并对最后的改造实施和实际应用情况进行了简要阐述。

关键词：固态软启动,引风机,降压启动,高压,晶闸管

参考文献

[1]赵阳.高压交流电动机的几种降压启动方式比较[J].河北企业,2014(6):113.

[2]卜敬宇.高压电机软启动装置的应用[J].科技与企业,2012(10):135.

高压软启动器 篇5

随着科技水平的发展, 对电动机的控制机理和技术指标要求越来越高, 传统的降压启动设备已无法满足各行业的需要。随着软启动设备逐步国产化, 将使软启动技术的应用成为今后大型高压交流同步电动机启动方式的主流, 并将最终取代传统的启动方式, 在动力能源控制上得到全面推广。对高压电机软启动的研究就具有十分重要的意义。目前无级调节的软启动主要有3种:以电解液限流的液阻软启动、以晶闸管为限流器件的晶闸管软启动、以磁饱和电抗器为限流元件的磁控软启动。此文笔者对高压电机的固态软启动的应用进行了研究, 阐述了高压电动机启动方式的选择, 并提出了高压固态软启动器应注意的几点事项。

2 高压电机启动方式选择

在某总公司酸性废水循环利用项目中, 由于从总降变到新建泵房架空线传输距离为3.4KM, 采用架空线型号为LJ-10 95mm2。该泵房内负荷电压等级为10KV, 设备总容量为1930Kw, 泵房主母线的短路容量为Skm=30MAV。

所用水泵功率因数均为0.88。由于总降侧功率因数为0.95, 在本泵房内未设置高压无功补偿。也能满足国家电力部对于工矿企业功率因数必须达到0.9的要求。从《工业与民用配电设计手册》第二版中9-74表查6KV得三相平衡负荷架空线路的电压损失, 接线方式为单母分段, 正常运行时为单母分段方式, 当一路电源失电时, 备用电源自动投入。此时为单母线运行方式。按此情况计算从总降变至泵房10KV母线的电压损失为

由于1120KW酸水输送泵采用西门子的变频调速器, 故不在本文章讨论范围内。当回水泵 (异步电机) 启动时, 启动回路的额定输入容量为Sq=1/ (Sqm+X1/U2) 。由于母线至回水泵的距离只有20米, 故X1/U2可忽略不计。

电动机启动容量:

其中: (Sqm为电动机额定启动容量, Kq=6.1为电动机额定启动电流倍数, Srm=403.5KVA为电动机额定容量) 。

预接负荷的无功功率:

电压相对值:

也就是说355KW回水泵 (异步电机) 启动时, 母线电压降低了7%, 加上架空线路的电压损失, 该泵房6KV母线的电压降为10.18%+7%=17.18%。

355KW回水泵 (异步电机) 直接启动时母线压降低于系统标称电压的85%。 (根据电动机启动时在配电母线上中引起电压下降的电压允许值的要求:在一般情况下, 电动机频繁启动时不应低于系统标称电压的90%, 电动机不频繁启动时, 不宜低于标称电压的85%。)

为了满足电压允许值的要求, 我们对该电机采用降压启动。当采用中高压软启动装置启动时, 可以调节电动机额定启动电流倍数到Kq=3甚至更低, 则:

电动机启动容量:

电压相对值:

355KW回水泵异步电机采用降压启动时, 母线电压降低了3%, 该泵房母线的电压降为10.18%+3%=13.18%。完全满足电压下降的电压允许值的要求 (该电机为不频繁启动) 。

3 软启动的方案选择

现今降压启动设备型式很多, 有传统的电抗器降压启动, 水阻降压启动、中高压软启动等方式, 为了技术上的可靠、先进以及经济上的优越。使用电抗器启动方式和使用软启动器启动方式在一次投资上相差无几。所以我们在实际采购中选用了高压固态软启动装置。而且为了节约投资, 在采用高压固态软启动装置时选择的方案为一拖二方式。

4 高压固态软启动器接线方式及注意事项

高压固态软起动器所配带电动机的方式可以是一拖一方式 (即一台固态软启动带一台高压电动机) 。当有两台相同电功率的高压电动机时, 为了节约投资, 也可采用一拖二的方式 (即一台固态软启动带两台高压电动机) 。由于中高压固态软起动装置在我国现阶段运用不是非常广泛, 所以很多细节问题容易被设计人员忽视, 通过对中高压软启动器安装调试发现如下几个问题。在此提出以引起电气同行的注意。

4.1 中高压固态软起动装置的控制电源问题

一般情况下, 在签订技术协议时, 由于未对控制电源为交流还是直流以及控制电源是否需要双电源做明确的要求, 到达现场的设备均为单电源380V交流操作, 380V交流电源一般取自低压配电柜。当变压器、变压器的高压馈电柜以及低压配电柜出现问题时, 中高压固态软起动装置的控制回路失电, 无法进行触发控制, 中高压固态软起动装置就不能进行工作。如果控制电源为直流220V电源, 相对来说, 中高压固态软起动装置的控制回路失电的情况就大为减少。首先, 直流220V电源由直流屏供电, 直流电源系统包括全密封铅酸免维护电池组和带有微机自动控制的高频开关充电模块以及微机型智能监控单元, 而且直流屏的供电为两路380V交流电源并取自不同电源点, 相对交流电源来说更加安全可靠。所以建议中高压固态软起动装置的控制电源明确为直流电源。

4.2 中高压固态软起动装置的控制方式问题

中高压固态软起动装置一拖二控制方式, 容易造成两台电机不能同时起动, 两者起动时间间隔为15分钟, 这样就将迫使中高压固态软起动装置必须增加一个选择开关, 一档为1#电机, 另一档为2#电机。如果签定技术协议时, 采购方没有明确选择开关的安装位置, 则一般情况供货方将此开关安装在起动柜面板上。那么将会造成实际操作过程的繁琐, 操作人员首先要到安装中高压固态软起动装置的房间把选择开关打到想起动的电机档位上, 再到现场进行该电机的起动, 相隔15分钟后, 要起动另一台电机, 又要到软起室把开关打到另一档, 方可到现场起动另一台电机, 然而软起室一般情况下是关闭的, 所以建议选择开关安装在现场, 以便操作。

4.3 中高压固态软起动装置的二次控制部分问题

中高压固态软起动装置一拖一控制方式时, 转换开关也应安装在现场操作柱上, 很多人认为只要在现场操作柱上安装上启停按钮, 转换开关还有启停指示灯就可以了, 而忽略了紧急停车这个问题, 实际上高压固态软启动器本身带有软停车功能, 通过软停按钮, 电动机平滑的停车, 对电动机的冲击影响较小。但是如果巡视人员正好在机旁, 而电动机发生故障, 保护还未动作时, 电机必须马上停车, 此时为了保护设备的安全, 只有采取紧急停车, 那么我们可以从软启动器本体上把紧急停车按钮引至现场, 并使软启动器和高压开关柜联锁 (即把软启动的紧急停车按钮的触点串入高压开关柜的跳闸回路中) , 当发生故障时, 按下紧急停车按钮, 使高压开关柜同时断电, 确保电动机第一时间内停止运行。

结束语

随着高压电机的应用越来越普遍, 研究高压电机的软启动对于保障电网的安全运行、延长设备的使用寿命、实现电机的精确控制等具有重要的意义。

针对不同的应用场合, 电机的大小不同, 控制要求不同等应有针对性的选择。固态软启动应该是未来的发展方向。

可控变压电抗器式软启动结合了磁控软启动、可控硅软启动的优点, 克服了它们的各种缺点, 是一种高可靠性的软启动方案。

参考文献

[1].黄俊, 王兆安.电力电子变流技术[M].机械工业出版社, 2004.

[2]甘世红, 楮建新, 顾伟, 高越农.高压异步电动机软起动方法综述[J].电气传动, 2005 (10) .

高压软启动器 篇6

关键词：MCR,软启动装置,高压电机

一、概述

交流电机应用广泛。在大部分场合, 电机不需要调速, 但启动则无法避免, 尤其对高压大容量电机来说直接启动会带来以下问题。

1. 对电网冲击大, 会造成电压波动, 导致其他设备欠压保护, 退出运行, 影响正常生产, 对于弱电网甚至会导致电网崩溃, 产生严重后果。

2. 对电机冲击大, 造成绝缘老化甚至鼠笼断条, 缩短电机使用寿命, 增加电机维护工作量。

3. 对机械传动部件 (如齿轮箱、联轴器、皮带以及被驱动负载) 冲击大, 导致这些部件使用寿命大大缩短。

目前, 常见的高压异步电机启动方式包括:定子回路串电抗器、液态电阻、普通饱和电抗器、可控硅等。串电抗器为分级启动, 启动性能较差, 转矩损失大, 有二次冲击, 噪声大。液态电阻占地面积大, 维护量大, 能耗较高, 启动特性固定, 无法调节, 且启动特性跟环境温度息息相关, 对环境温度十分敏感。普通饱和电抗器控制性能优于电抗器, 其电抗值具有较宽的调节范围, 可以克服串电抗器启动存在的问题, 可靠性较高, 但启动噪声大, 可达80～90dB, 甚至更高, 而且需要提供大容量体积庞大的启动用辅助电源设备。由于励磁回路与主回路分开, 在短时工作的启动场合, 有一定的安全隐患。串联可控硅实现电机机端电压的调节达到软启动的目的, 理论上讲是理想的启动方式, 但在高压场合, 由于需要高压可控硅, 可靠性不易得到保证, 维护工作量较大, 价格较高。磁阀式饱和电抗器是一种全数字MCR型高压电机软启动装置, 不仅可获得比普通饱和电抗器更好的启动性能、高度的可靠性和对环境的极强适应能力, 而且体积更小, 噪声低, 仅60～70dB, 由于采用了自耦励磁技术和光纤隔离技术, 无需辅助励磁电源, 而且具有高度的安全性能。由于采用了全数字控制系统, 装置具有优异的可控性、一致性以及友善的人机接口, 是高压交流电机实现软启动的理想方式。

二、MCR型高压电机软启动装置的构成与原理

MCR型高压电机软启动装置的主回路构成如图1所示。主回路由串联于电源与电机之间的MCR以及用作旁路之用的高压真空接触器或高压真空断路器构成, 通过自耦于主线圈的励磁单元调节MCR, 励磁单元的控制信号来自控制系统, 控制系统与励磁单元之间的连接采用光纤形式, 这是高压回路与低压控制回路的唯一接口, 因此具有高度的安全性能。

MCR是一种铁芯中具有多种截面的电抗器, 铁芯结构如图2所示, 截面较小的部分被称为磁阀, 在MCR的铁芯中, 磁阀部分可在极限饱和区连续调节, 使得电抗器的感抗可大范围连续变化, 而其他部分铁芯则处于不饱和状态, 故MCR与普通饱和电抗器相比, 具有更低的噪声、更小的谐波、更低的损耗、更快的响应速度、更线性的调节特性。不仅如此, 在励磁能量的来源上, 由于MCR励磁回路自耦于高压回路 (见图3) , 无需另外提供任何用于励磁的辅助电源, 一套高压软启动装置只需提供一路220V/5A的控制电源即可, 即使发生意外, 高压回路与低压回路之间的唯一连接就是三个光纤, 具有高度的安全性能。

由图3可见, 电抗器由一个四柱铁芯和绕组组成, 中间两个铁芯柱为工作铁芯, Nk为控制绕组, N为工作绕组。由于可控硅接于控制绕组上, 其电压很低, 约为系统额定电压的1%～3%, 从而大大提高了运行可靠性。当工作绕组两端接上交流电压时, 控制绕组上就会感应出相应的电压, 在电压的正半周T1导通, 在电压的负半周T2导通, 通过控制T1、T2的导通角大小, 可平滑调节电抗器的感抗, 即可控制直流励磁, 从而控制工作铁芯的饱和度, 导通角越小, 铁芯饱和度越高, 电抗器的感抗越小, 从而实现高压电机的恒流软启动。

图4是全数字高压电机软启动器控制系统的组成框图, 该控制系统在西门子的S7-200 CPU226 PLC控制器的基础上开发而成, 具有高度可靠、操作方便的特点, 负责对软启动器进行恒流软启动的控制, 在电动机的启动过程以及正常运行过程中, 为电动机以及软启动器提供全面的保护, 并为用户提供全面而又友善的人机界面管理。

从图4可以看出, 控制系统由CPU、电源、模拟信号转换与采集单元、PWM发生单元以及开关量输入输出单元等组成。模拟信号转换与采集单元将系统电流与电压采样送给CPU进行恒流启动的闭环控制并完成各种保护, 这些保护包括:启动保护 (限制启动次数和电机启动时间) 、电流不平衡保护、过流保护、电机过载保护、电动机断相保护、欠压/失电压保护、过电压保护等, 控制系统还可以提供电流速断保护以及接地故障电流保护, 不过这两种保护最好安装在前级开关柜中。开关量的输入输出均通过继电器隔离以提高系统的抗干扰能力。CPU通过控制光纤输出PWM信号的占空比来实现对MCR感抗的控制。人机界面的管理通过TD200操作器进行, 该操作器提供中文液晶界面, 使用方便、直观。

三、MCR型高压电机软启动装置的工业应用与启动性能

由于启动设备的主回路采用铁芯电抗器的设计裕量很大, 连续3～4次启动温升很低, 不超过50℃, 同时励磁单元采用了高度可靠的低压电力电子元件, 电压电流设计裕量大, 保证了软启动装置高度的可靠性。

因MCR型高压电机软启动装置是闭环受控的智能启动装置, 在不同时间、条件、环境下, 在合理的电压波动范围内具有良好的一致性, 保证了调试完成之后的易用性。在调试过程中, 可以通过中文液晶界面对启动电流, 启动时间以及各种保护限制等进行现场设置, 确保根据现场的实际情况调试出最理想的启动曲线, 而这些设置操作人员只需经过简单培训或按照说明书就可完成。软启动装置本身具有完善的保护系统, 因此用户无需担心启动过程中的设备安全问题。

图5是该软启动装置用于吐哈油田某气站一台压缩机用异步电机的启动电流曲线。该电机的额定电压10kV、功率925kW、电流69A, 启动限流倍数为2.5倍, 即172A, 实际闭环电流为171A, 闭环控制精度达到1%以上, 启动用时12s, 启动过程平滑稳定, 启动过程中噪声不到60dB, 谐波电流也较小, 对周围以及电磁环境基本无污染。

图6是该软启动装置用于一台循环泵用异步电机的启动电流曲线。该电机额定电压6kV、功率1 000kW、电流120A, 启动限流倍数为2.6倍, 启动时间14s, 噪声不到60dB, 启动过程平滑稳定。

四、结论

理论分析和工业运行实际都表明, 全数字MCR型高压电机软启动装置原理先进、可靠性高、稳定性好、噪声低并具有优异的启动性能, 可以在各种恶劣的工况下稳定一致地工作, 与液态电阻软启动装置相比, 其体积小、启动重复性好;与高压晶闸管软启动装置相比, 又具有价格优势, 为我国的高压电机用户实现电机软启动提供了一种全新的选择。

参考文献

[1]陈柏超.新型可控饱和电抗器理论及应用[M].武汉水利电力大学出版社.