一、水阻柜原理.doc

一、水阻的由來水阻，顧名思義，即水電阻由于電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流會(huì)達(dá)到電機(jī)額定電流的1.5-3.5倍一般上一級(jí)變壓器的容量都承受不了，特別是大功率的電機(jī)，必須加裝起動(dòng)設(shè)備，否則會(huì)造成變壓器局部下跳閘。早先的起動(dòng)設(shè)備，主要有：電阻器起動(dòng)和頻敏起動(dòng)等。電阻器起動(dòng)通過切換電阻的數(shù)量，改變串入電機(jī)的電阻，由于切換電阻屬于有級(jí)調(diào)速，所以切換瞬間沖擊較大。頻敏起動(dòng)據(jù)說是諧波成分比較大。隨著技術(shù)的逐步進(jìn)步，后期發(fā)展的水阻起動(dòng)，由于屬于無級(jí)調(diào)節(jié)，所以起動(dòng)過程較平滑，切換無沖擊電流等等優(yōu)點(diǎn)。二、水阻的分類按照電機(jī)的不同，分為兩種水阻： 一種是轉(zhuǎn)子串水阻，即電機(jī)屬于繞線式電機(jī)，即轉(zhuǎn)子回路未短接。此時(shí)通過改變起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子回路的電阻值來逐步實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。二是定子串水阻電機(jī)屬于鼠籠型電機(jī)，即轉(zhuǎn)子回路在電機(jī)內(nèi)部已短接。此時(shí)通過改變起動(dòng)過程中定子回路的電阻值來逐步實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。按照實(shí)現(xiàn)方式的不同，分為兩種水阻：一種是溫度改變阻值大小，即在啟動(dòng)過程中，由于液體內(nèi)部的電解液隨著液體溫度的升高，電解液分子活動(dòng)加劇，使電阻值逐步減小，逐步改變機(jī)端電壓，使之達(dá)到軟起動(dòng)的目的。 二是通過柜內(nèi)增加極板升降電機(jī)，勻速的改變輸入輸出極板之間的距離，改變電阻值的大小，逐步改變機(jī)端電壓，使之達(dá)到軟起動(dòng)的目的。其中若是溫度改變阻值大小，主要屬于定子串水阻系列。若通過極板升降電機(jī)改變阻值大小，則定子和轉(zhuǎn)子串水阻都可。三，水阻的主要廠家及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 全國的大半水阻柜是在湖北襄樊生產(chǎn)，其中主要以湖北展宇，國電等規(guī)模比較大。由于無技術(shù)門檻，所以現(xiàn)各地都能仿制生產(chǎn)，但規(guī)模大部分較小。若以溫度改變阻值，其柜內(nèi)部主要包括：1、旁路柜：主要是起動(dòng)完畢后，將水阻柜短接。按一次原理的不同，和短接接觸器的數(shù)量，有的在短接后將水阻完全拖開的，有的在短接后，水阻仍然帶電。根據(jù)客戶需要，選擇真空斷路器或者真空接觸器。真空斷路器需要分、合閘操作，而真空接觸器又分為電保持和機(jī)械保持式，電保持不需另增加分閘操作，掉電即分閘，而機(jī)械保持式需要分閘操作。2、水阻柜主體：主要包括3個(gè)獨(dú)立的水箱，水箱底部有一固定的銅極板，水箱上部有一固定的銅極板，分別引出進(jìn)出一次線。主要根據(jù)電機(jī)大小，計(jì)算需要的散熱液體體積，則柜體體積有大有小。例如電機(jī)在10MW，則水阻柜主體可能達(dá)到10米*2米*4米。若以極板升降改變阻值，其柜內(nèi)部主要包括：水箱（三相分開），一套極板，極板升降電機(jī)和相應(yīng)的軸承，及短接接觸器（短接的接觸器也應(yīng)客戶需要）PLC等。四、運(yùn)行相關(guān)1、若以溫度改變阻值：待廠家調(diào)試完后，每個(gè)極板都浸泡在水中，水中加入了根據(jù)計(jì)算的電解粉。起動(dòng)時(shí)，通電后，則 水阻內(nèi)，溫 度 逐 漸 升 高，電 解液分子活動(dòng)加劇，極板之間的電阻值逐步減小，電機(jī)端的電壓逐步由低到高，根據(jù)調(diào)整的時(shí)間，起動(dòng)完畢后，短 接 接 觸 器 短 接，起 動(dòng) 完 成，水阻 被 甩開。此 種 原 理 的 水 阻，電 機(jī) 進(jìn) 行連 續(xù) 重 起時(shí) ，由于每次重起時(shí)，不一致，因此其啟動(dòng)特性會(huì)有差異。在啟動(dòng)時(shí)間間隔較長的情況下，其啟動(dòng)特性基本可保持一致。若以極板升降改變阻值：待廠家調(diào)試完后，每個(gè)極板都浸泡在水中，水中加入了根據(jù)計(jì)算的電解粉起動(dòng)前，上極板在最上面，起動(dòng)時(shí)，上極板在升降電機(jī)的帶動(dòng)下，逐步下移，（有的設(shè)置是下移幾秒停幾秒，繼續(xù)下移，重復(fù)）則兩極板之間的距離減小，相應(yīng)的兩極板之間的電阻值減小，則電機(jī)端的電壓逐步由低到高，當(dāng)上極板移動(dòng)到最下限位時(shí)，短接接觸器短接。與此同時(shí)，上極板開始往上回升，升到最上限位時(shí)，起動(dòng)完成。此運(yùn)力的水阻，電機(jī)連續(xù)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)特性差別不會(huì)很大，但是伺服電機(jī)等部件造成水阻為維護(hù)量略上升。水電阻目前已經(jīng)做到10MW以上，所以在我們目前所涉及的功率范圍以上兩種與變頻配合使用，問題都不大。五、一些數(shù)據(jù)一般水阻啟動(dòng)，起動(dòng)電流倍數(shù)在23.5倍之間，網(wǎng)側(cè)壓降都能滿足上一級(jí)變壓器的容量要求。根據(jù)電機(jī)大小，起動(dòng)時(shí)間一般為2040秒，時(shí)間一般都可調(diào)，一般超過40秒，則開關(guān)柜會(huì)有反時(shí)限保護(hù)。“水阻起動(dòng)信號(hào)”： 現(xiàn)一般的水阻柜，都是采用PLC控 制，其中，水 阻 柜 起動(dòng)信號(hào)，取的是對(duì)應(yīng)的開關(guān)起動(dòng)柜的“斷路器合閘狀態(tài)”，也就是說，當(dāng)開關(guān)柜的斷路器合閘以后，水阻柜的PLC接收到信號(hào)后，就開始起動(dòng)，如極板開始下移。當(dāng)開關(guān)柜的斷路器分閘以后，水阻柜的PLC接收到信號(hào)后，就 將 短 接 接 觸 器 分?jǐn)?。六、變頻改造與水阻柜的影響變頻改造后，有相應(yīng)的很多方面都需要更改，在以下幾方面闡述：轉(zhuǎn)子串水阻：（對(duì)應(yīng)繞線式電機(jī)，手動(dòng)旁路）一次回路的改造，與普通的變頻改造一樣二次回路的改造，需從水阻柜的短接接觸器引出一對(duì)“短接接觸器常閉點(diǎn)”，接入變頻器的“急?！被芈?，可理解為：若水阻柜的短接接觸器不短接，則變頻器無法起動(dòng)。要注意的是接入“急?！被芈窌r(shí)，要繞過“遠(yuǎn)程/就地”轉(zhuǎn)換開關(guān)。即等繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子短接后，作為鼠籠式電機(jī)起動(dòng)。在現(xiàn)場，我也見到另類的轉(zhuǎn)子串水阻變頻改造，用戶直接將電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接處打開，將轉(zhuǎn)子上直接短接上銅排，則成為了鼠籠式電機(jī)。此時(shí)，已完全甩開了水阻。但萬一變頻器發(fā)生故障，變頻轉(zhuǎn)為工頻時(shí)，則需要將轉(zhuǎn)子上的銅排拆下，比較麻煩。但選擇權(quán)在于用戶，用戶認(rèn)為自己的轉(zhuǎn)子經(jīng)常會(huì)發(fā)生放炮現(xiàn)象，所以短接后比較合適。也就是說，如果是轉(zhuǎn)子串水阻，會(huì)相應(yīng)的簡單，出廠圖紙只需增加一處即可。定子串水阻：（對(duì)應(yīng)鼠籠型電機(jī)）此改造相對(duì)復(fù)雜，需要確定的內(nèi)容主要如下：1、短接接觸器的情況：短接接觸器最少是一個(gè)，有時(shí)也有兩個(gè)，也可能是三個(gè)，如：M高壓啟動(dòng)柜10KVQSKMZINVERTRK2K1水阻柜高壓變頻器圖一M高壓啟動(dòng)柜10KVQSKMZINVERTRK2K1水阻柜高壓變頻器圖2其中要詢問清楚各接觸器的合、分閘順序，這個(gè)在自動(dòng)旁路柜中一定要弄清楚，因?yàn)樵谧詣?dòng)變/工頻轉(zhuǎn)換過程中，可能會(huì)造成嚴(yán)重后果。要詢問清楚各接觸器的自鎖方式，是電保持，還是機(jī)械式保持。如是電保持，合分閘共用一個(gè)信號(hào)即可。如是機(jī)械式保持，則合、分閘要分開設(shè)計(jì)。2、 水阻柜起動(dòng)信號(hào)3、 變頻改造前，水阻柜起動(dòng)信號(hào)接收的是“斷路器常開點(diǎn)信號(hào)”。若變頻改造后，則一般需要在此起動(dòng)回路里增加變頻器“工頻狀態(tài)”信號(hào)。即工頻時(shí)，水阻仍正常起動(dòng)，若變頻時(shí)，則水阻柜不起動(dòng)。3、水阻柜短接信號(hào)變頻改造前，水阻柜短接信號(hào)接收的是“下限位行程開關(guān)信號(hào)”。變頻改造后，則根據(jù)要靈活改變，需在短接接觸器的合、分閘回路增加控制信號(hào)。控制方式根據(jù)客戶要求及系統(tǒng)安全性確定。以吉林四平紅嘴鋼鐵為例進(jìn)行說明。M高壓啟動(dòng)柜水阻柜高壓變頻器圖一此系統(tǒng)為定子串水阻，水阻柜只有一個(gè)接觸器，接觸器為機(jī)械保持式，系統(tǒng)改造一次原理如圖一所示，完整的二次原理更改如下：1、PLC程序更改了邏輯，并引出線接到KM的分、合閘線圈。水阻柜接觸器KM控制方案如下：在變頻器工頻狀態(tài)下，KM仍由水阻柜本身的邏輯來控制；在變頻器變頻狀態(tài)下，當(dāng)高壓啟動(dòng)柜斷路器QS合閘時(shí)，KM會(huì)合閘；在變頻器變頻狀態(tài)下，當(dāng)高壓啟動(dòng)柜斷路器QS分閘時(shí)，KM會(huì)分閘。2、水阻柜起動(dòng)信號(hào)：增加變頻器“工頻信號(hào)”串入起動(dòng)回路。3、開關(guān)柜允許合閘信號(hào)：將變頻器“高壓合閘允許”串入開關(guān)柜允許合閘回路。但