淺述港區(qū)內(nèi)高壓電機(jī)的常用啟動方式-張彥

1、工程市場部 張彥概述港區(qū)內(nèi)高壓電機(jī)的使用越來越多，如一些石油化工企業(yè)的輸油泵、消防泵、空壓機(jī)等，其功率低至幾十千瓦，高至2000kW甚至更大。與低壓電機(jī)相比，高壓電機(jī)具有電流小、扭力大、穩(wěn)定節(jié)能高效等特點(diǎn)。常用的高壓電機(jī)啟動方式可分為：直接啟動、串聯(lián)電抗器啟動、Y降壓啟動、液態(tài)軟啟動、固態(tài)軟啟動、變頻器啟動等。電力公司變（配）電站設(shè)計及設(shè)備配置規(guī)定高壓電機(jī)容量大于等于400kWh，應(yīng)采用軟起動。一、直接啟動直接啟動就是電機(jī)在全電壓下直接起動。啟動條件是電網(wǎng)的容量足夠大，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，公司內(nèi)的電網(wǎng)容量是比較有限的，不適合采用直接啟動，因?yàn)橹苯訂訒r，起動電流是額定電流的5-7倍。當(dāng)電機(jī)容量

2、相對大時，起動電流過大，對電網(wǎng)造成沖擊很大，會引起電網(wǎng)電壓下降，如果電網(wǎng)電壓下降到一定值，會影響同電網(wǎng)其它設(shè)備的運(yùn)行。加之港口內(nèi)沖擊性負(fù)荷較多，110kV主站容量有限，為避免各種沖擊性符合疊加起動的可能性，防止對整個供電系統(tǒng)電壓質(zhì)量造成影響，因此對大于400kW的高壓電機(jī)設(shè)備上級加裝軟啟動是非常有必要的。二、串聯(lián)電抗器啟動由于大型異步電動機(jī)在啟動時電流很大，造成嚴(yán)重的電壓降低，所以在線路中串聯(lián)限流電抗器，用來限制電動機(jī)的啟動電流，在電機(jī)啟動后把它自動切除。電動機(jī)開始正常工作。采用該種方法的缺點(diǎn)在于啟動過程中電機(jī)端的電壓也下降，容易導(dǎo)致啟動轉(zhuǎn)矩不夠，在啟動過程中還會出現(xiàn)一個二次沖擊的過程。且起動

3、電流中易產(chǎn)生大量的高次諧波，會與電網(wǎng)電路參數(shù)引起高頻諧振，造成保護(hù)誤動作。電抗器這種啟動方式在實(shí)際使用過程中已基本淘汰。三、 Y降壓啟動定子繞組為連接的電動機(jī)，啟動時接成Y，速度接近額定轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)為運(yùn)行。采用這種方式啟動時，每相定子繞組降低到電源電壓的1/3，啟動電流為直接啟動時的1/3，啟動轉(zhuǎn)矩為直接啟動時的1/3。這種啟動方式結(jié)構(gòu)簡單，控制容易，成本最低。由于要變換電動機(jī)的定子繞組的連接形式，所以電動機(jī)的六個定子繞組端子必須全部引出。這種啟動方法缺點(diǎn)在于星形轉(zhuǎn)換成三角形時常常會產(chǎn)生很大的沖擊電流，且只適用于 連接的電動機(jī)，大型異步電動機(jī)無法重載啟動。一般認(rèn)為只適應(yīng)于小容量電動機(jī)的啟動，無法實(shí)

4、現(xiàn)軟停車功能。圖1 星三角啟動一次圖四、液態(tài)軟啟動液阻軟啟動是電動機(jī)定子回路串聯(lián)電阻啟動方式的一種裝置。液阻是由電解液形成的電阻，它導(dǎo)電的本質(zhì)是離子導(dǎo)電。其阻值正比于兩塊電極板的距離，反比于電解液的電導(dǎo)率，通過伺服機(jī)構(gòu)改變極板間的距離，從而改變串聯(lián)在電動機(jī)定子繞組的電阻值實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的啟動控制。液態(tài)變阻器熱容量大，又可以無級控制，恰恰是軟啟動所需要的。由于電解液在啟動的過程中呈現(xiàn)的阻抗是純電阻性質(zhì)，基本上無諧波干擾電網(wǎng)，功率因數(shù)優(yōu)于其它啟動方式，加上控制簡單，成本很低，在港內(nèi)中壓軟啟動器市場使用比較廣泛。但液阻軟啟動也有如下缺點(diǎn)： （1）基于液阻限流，液阻箱容積大，且一次軟啟動后電解液通常會有1

5、030的溫升，重復(fù)啟動性差； （2）移動極板需要有一套伺服機(jī)構(gòu)，移動速度較慢，難以實(shí)現(xiàn)啟動方式的多樣化； （3）液阻軟啟動裝置液箱中的溶液，需要定期補(bǔ)充。電極板長期浸泡于電解液中，表面會有一定的銹蝕，需要定期作表面處理（一般23次/年）； （4）液阻軟啟動裝置不適合放置在易結(jié)冰或顛簸的環(huán)境中。圖3 液阻軟啟動器一次圖圖2 液阻軟啟動柜五、固態(tài)軟啟動晶閘管固態(tài)軟啟動是采用三對反并聯(lián)的晶閘管串接于交流電機(jī)的定子回路上。利用晶閘管的電子開關(guān)作用，通過微處理器控制其觸發(fā)角的變化來改變晶閘管的開通程度，由此來改變電動機(jī)輸入電壓的大小，以達(dá)到控制電動機(jī)軟啟的目的。當(dāng)啟動完成后軟啟動器的輸出達(dá)到額定電壓，這

6、時將通過旁路控制輸出信號控制三相旁路接觸器吸合，將電動機(jī)投入電網(wǎng)運(yùn)行。由于晶閘管固態(tài)軟啟動器是采用半導(dǎo)體材料作為調(diào)壓控制器件，啟動過程中無機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)，不僅可以對電機(jī)啟動提供平滑、漸進(jìn)的啟動過程，還具備較高的工作可靠性。還因晶閘管固態(tài)軟啟動是完全由電子元器件組成，其體積和重量遠(yuǎn)小于其它方式的啟動設(shè)備，一般情況下一臺開關(guān)柜能放多臺電機(jī)軟啟動器，節(jié)省工程造價，且故障率較低，維修費(fèi)也低。所以，晶閘管固態(tài)軟啟動器是目前電機(jī)啟動設(shè)備中應(yīng)的首選的目標(biāo)。圖5 晶閘管固態(tài)軟啟動器一次圖圖4 晶閘管固態(tài)軟柜六、變頻器把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓和頻率可變的交流電的裝置稱為變頻器。該設(shè)備首先要把三相交流

7、電變換為直流電，然后再把直流電變換為交流電。變頻器同時改變輸出頻率與電壓，因此變頻器可以使電機(jī)以較小的啟動電流獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，變頻器具有調(diào)壓、調(diào)頻、穩(wěn)壓、調(diào)速的基本功能。整流器整流器逆變器逆變器電動機(jī)直流環(huán)節(jié)直流環(huán)節(jié)濾波器濾波器控制電路ACDCAC變頻器主要有如下一些優(yōu)點(diǎn)： （1）調(diào)速范圍寬，可使異步電動機(jī)0-100%無級調(diào)速(加減速時間可調(diào)）； （2）啟動電流小，而啟動轉(zhuǎn)矩大； （3）啟動平滑，消除機(jī)械的沖擊力，保護(hù)機(jī)械設(shè)備； （4）對電機(jī)具有保護(hù)功能，降低電機(jī)的維修費(fèi)用； （5）在合適條件下具有顯著的節(jié)電效果。變頻器的缺點(diǎn)主要是造價過于昂貴且占地面積較大。圖6 西門子高壓變頻器柜總結(jié)大型高壓電動機(jī)價格昂貴，在各行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行中起核心作用，對他進(jìn)行多方呵護(hù)是非常必要的。軟啟動裝置雖