高壓軟起動一拖二方案

1、 TGQ系列高壓軟起動裝置高壓電機晶閘管軟起動裝置技術(shù)方案2株洲變流技術(shù)國家工程研究中心有限公司技術(shù)方案 目 錄TGQ系列軟起動裝置技術(shù)優(yōu)勢31 技術(shù)標準52 供貨范圍53 系統(tǒng)方案74 TGQ系列高壓軟起動裝置技術(shù)性能95 關鍵元件工藝方案和加工設備176制造驗收標準和包裝標識207 技術(shù)服務20附件1 TGQ系列高壓軟起動裝置例行試驗、型式試驗項目22附件2 關鍵設備列表23附件3 檢驗證書及電磁兼容試驗報告28請按修改后顯示的頁碼，修改目錄TGQ系列軟起動裝置技術(shù)優(yōu)勢Ø 基于全光纖鏈路的信號通訊系統(tǒng)及完善的檢測保護晶閘管觸發(fā)電路是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的關鍵部分，必須具有抗噪聲干擾的能力

2、，可以工作在惡劣的工作在環(huán)境中，不受現(xiàn)場安裝時線路阻抗、短路容量、或開關的快速通斷而產(chǎn)生影響。TGQ系列高壓軟起動裝置中，處于低電位的控制系統(tǒng)與處于高電位的觸發(fā)系統(tǒng)的檢測和通信，全部通過光纖鏈路完成。在裝置工作過程中實時檢測光纖通路的可靠性、檢測觸發(fā)系統(tǒng)的狀態(tài)和接收高壓晶閘管的好壞狀態(tài)信號，任一元件出現(xiàn)故障軟起動裝置都能及時準確的顯示出故障元件的位置并執(zhí)行保護動作。Ø 晶閘管強觸發(fā)系統(tǒng)對于高壓晶閘管閥，其開通的快慢主要取決于觸發(fā)電流的上升率及觸發(fā)電流的大小。對于串、并聯(lián)應用的晶閘管閥組，對元件開通的一致性要求尤其苛刻，如不然就會出現(xiàn)串聯(lián)閥組中若干導通慢的晶閘管閥組承受過電壓或過電流而

3、損壞。TGQ1型軟起動裝置觸發(fā)電路技術(shù)是來源于瑞士ABB公司高壓晶閘管閥的觸發(fā)和保護技術(shù)，通過超低阻抗電流源電路來完成串、并聯(lián)晶閘管的觸發(fā)，從而克服脈沖變壓器器等電磁式觸發(fā)系統(tǒng)固有的觸發(fā)電流上升率及分散度由于繞組電感受限的缺點，保證了晶閘管閥組串、并聯(lián)應用的可靠性。Ø 元件正向過電壓保護功能晶閘管在工作過程中由于某種原因沒有被正常觸發(fā)，從而要承受正向過電壓，在過電壓升高達到晶閘管轉(zhuǎn)折電壓之前正向過電壓保護器件（或電路）動作，強迫觸發(fā)晶閘管，達到保護晶閘管的目的。如10KV裝置中使用的6500V晶閘管元件，在實際使用過程中只要元件承受的正向電壓超過某一異常的門檻值，裝置的正向過電壓保護

4、電路就將強迫觸發(fā)晶閘管，達到保護晶閘管的目的。變流技術(shù)國家工程研究中心的高壓軟起動裝置使用的正向過電壓保護正是“葛洲壩上海HVDCT工程中使用的技術(shù)。Ø 后備觸發(fā)系統(tǒng)為了保證觸發(fā)系統(tǒng)的可靠，我們對觸發(fā)系統(tǒng)采用了“熱冗余設計”，即在正常觸發(fā)系統(tǒng)的基礎上增加了后備觸發(fā)系統(tǒng)，通過觸發(fā)邏輯單元判斷是否需要投入后備觸發(fā)系統(tǒng)。Ø 合理的阻容吸收回路變流技術(shù)國家工程研究中心的高壓軟起動裝置中并聯(lián)在元件兩端的阻容吸收回路其參數(shù)的選擇均是源于瑞士ABB公司實際應用中的結(jié)論，為晶閘管元件提供了可靠的動態(tài)均壓及瞬時過電壓保護。Ø 基于CPLD的并行觸發(fā)、保護系統(tǒng)任何單片微機及數(shù)字信號處

5、理器都采用的是順序邏輯，也就是說其處理任務是按指令的先后逐條執(zhí)行的，因此單純的依靠此類處理器構(gòu)成的控制系統(tǒng)是不適用于串、并聯(lián)應用的晶閘管閥組，其原因是串、并聯(lián)應用要求對觸發(fā)信號以及相關的檢測回報、保護信號進行并行處理，CPLD復雜可編程邏輯器件正好滿足上述要求。TGQ系列高壓軟起動控制系統(tǒng)通過ALTERA公司EPM系列高端CPLD完成對晶閘管元件的觸發(fā)信號、檢測信號及保護信號的并行處理，并行處理時間差小于10ns，可完全滿足要求。Ø 國內(nèi)變流領域最好的開發(fā)、生產(chǎn)、試驗條件變流技術(shù)國家工程研究中心是國內(nèi)工業(yè)變流領域唯一的國家級工程研究中心，具備國內(nèi)最好的開發(fā)、生產(chǎn)、試驗條件，擁有業(yè)內(nèi)最

6、大的EMC試驗室，ABB復合試驗臺及牽引試驗臺，TGQ系列軟起動裝置從開發(fā)到形成系列化產(chǎn)品，每一次改進和試驗都是在這些國內(nèi)一流的試驗條件下完成，因此鑄就了國內(nèi)最好的高壓軟起動系列產(chǎn)品。1 技術(shù)標準1.1 TGQ系列高壓軟起動裝置的制造、安裝、驗收標準概述TGQ型系列高壓電機軟起動裝置在設計和制造過程中，依據(jù)國家標準技術(shù)制圖、機械制圖、公差和配合、表面粗糙度、形狀與位置公差、焊接與焊縫符號、電氣制圖、電氣圖用圖形符號等一系列的通用性基礎標準外，還積極貫徹執(zhí)行或參照了下述基礎標準和相近的產(chǎn)品標準：IEC 60073 人機接口、標記和識別的基礎和安全原理.指示設備和調(diào)節(jié)器用編碼原理IEC 60255

7、 電氣繼電器IEC 60269 低壓熔斷器IEC 60298 額定電壓1kV以上52kV及以下交流金屬封閉開關設備和控制設備IEC 60420 高壓交流開關熔斷器IEC 60466 高壓絕緣封閉開關設備的控制設備IEC 60445 人機接口、作標記和識別的基本與安全原則.電器端子和用相應符號標志的接線端子的識別方法（包括字母數(shù)字標志識別通則） IEC 60446 人機接口標記和鑒別的安全和基本規(guī)則.用顏色和數(shù)字對導體的鑒別IEC 60529 外殼防護等級（IP代碼）IEC 60617 制圖用圖形符號IEC 60694 高壓開關設備和控制設備標準的通用條款IEC 62271 高壓開關設備和控制設

8、備GB156-1993 標準電壓GB2706 交流高壓電器動熱穩(wěn)定試驗方法GB 3906 335kV交流金屬封閉開關設備GB50150 電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準GB50171 電氣裝置工程盤、柜及二次回路結(jié)線施工及驗收規(guī)范GB/T706 交流高壓電器的熱穩(wěn)定試驗方法GB/T762 標準電流GB/T763 交流高壓電氣在長期工作時的發(fā)熱GB/T1497 低壓電器基本標準GB/T2682 電氣成套設備中指示燈及按鈕的顏色GB/T2720 電控設備第一部分：低壓電氣電控設備GB/T 11022 高壓開關設備和控制設備標準的共用技術(shù)要求GB/T 16927.1 高電壓試驗技術(shù) 第一部分：一

9、般試驗要求DL/T 593 高壓開關設備的共用訂貨技術(shù)導則DL/T 404 戶內(nèi)交流高壓開關柜訂貨技術(shù)條件DL/T 725 電力用電流互感器訂貨技術(shù)條件DL/T 726 電力用電壓互感器訂貨技術(shù)條件GB/T 14549-1993 電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波GB156-1993 標準電壓GB/T762-1996 標準電流IEC298 1kV以上52kV及以下交流金屬封閉開關設備和控制設備GB/T14549-93 電能質(zhì)量-公用電網(wǎng)諧波GB16927.12-1997 高壓試驗技術(shù)GB1985-89 交流高壓隔離開關和接地開關GB2706 交流高壓電器動、熱穩(wěn)定試驗方法GB3309 高壓開關設備在常溫下

10、的機械試驗GB/T763-1990 交流高壓電氣在長期工作時的發(fā)熱DL/T539 戶內(nèi)交流高壓開關柜和元部件凝露及污穢試驗技術(shù)條件DL/T593 高壓開關設備的共用訂貨技術(shù)條件GB 311.1-1997 高壓輸變電設備的絕緣配合GB/T14048.6-1998 低壓開關設備和控制設備接觸器和電動機起動器第二部分：交流半導體電動機控制器和起動器GB 3906-2006 3.6kV40.5kV交流金屬封閉開關設備和控制設備GB/T134221992 半導體電力變流器電氣試驗方法GB/T3859.11993 半導體變流器基本要求的規(guī)定GB/T3859.21993 半導體變流器應用導則GB/T4208

11、1993 外殼防護等級（IP代碼）GB/T110221999 高壓開關設備和控制設備標準的共用技術(shù)要求IEC 60694 高壓開關設備和控制設備標準的共用條款IEC 60073 Coding of indicating devices and actuators by colors and supplementary means指示設備和調(diào)節(jié)器用編碼原理IEC 60255 Electrical relays電氣繼電器IEC 60298 AC metal-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and u

12、pto and including 52 kV額定電壓1kV 以上52kV 及以下交流金屬封閉開關設備和控制設備IEC 60420 High-Voltage A.C. Switch-Fuse Combination高壓交流熔斷器開關IEC 60445 Identification of equipment terminals and of terminations of certain designatedconductors, including general rules for an alphanumeric system設備端子和特定導線的線端標識,包括字母數(shù)字系統(tǒng)的一般規(guī)則IEC 6

13、0470 High-voltage a.c. contactors高壓交流接觸器IEC 60446 Identification of conductors by colors or numerals用顏色和數(shù)字對導體的鑒別IEC 60529 Classification of degrees of protection provided with enclosures外殼防護等級（IP 代碼）IEC 61000 Electromagnetic compatibility電磁兼容性1.2 企業(yè)標準株洲電力機車研究所企業(yè)標準中有關產(chǎn)品圖樣和設計文件的企業(yè)標準。晶閘管軟起動設計、生產(chǎn)符合IEC、G

14、B等主要的國際標準要求，加工、制造嚴格遵循ISO 9001質(zhì)量體系。2 供貨范圍該套一拖二軟起系統(tǒng)僅包括：1）軟起動裝置 1 臺按實際情況修改2）運行轉(zhuǎn)換柜 1 臺前級開關柜及一、二次連接電纜由用戶方提供。3系統(tǒng)方案高壓大型籠型異步電機通常采用定子降壓起動的軟起動方法，以避免電機直接起動時對電網(wǎng)及電機本身和所帶生產(chǎn)設備的電氣和機械上的沖擊。此處需修改為用戶的電機參數(shù)，臺數(shù)本方案采用的高壓晶閘管降壓軟起動是近年來出現(xiàn)的較完善的技術(shù)方案，是集現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)、計算機控制技術(shù)和電力電子技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，可以根據(jù)不同的應用情況設置初始轉(zhuǎn)矩、起動時間、停機時間、限流和各種保護值等，平滑的起動特

15、性和免維護等使其具有傳統(tǒng)軟起動方法無法比擬的優(yōu)越性。本方案基于如下的基本技術(shù)數(shù)據(jù)： Ø 負載及對應電機規(guī)格：脫硫機： 2000KW/10kV 異步電機 2臺 起動完成后，由運行柜內(nèi)旁路接觸器（由開關柜內(nèi)旁路斷路器）接通電機運行； 當系統(tǒng)為3前級，軟起動無旁路時，選擇括號內(nèi)說明泵類負載或用戶指定時選擇軟停車，其余選擇自由停車Ø 停車方式采用自由（軟）停車；按用戶選擇2前級開關柜，或3前級開關柜的系統(tǒng)圖3.1、一次系統(tǒng)方案 2前級,不帶差動（不選擇時刪除）3前級，不帶差動，不帶旁路，旁路由前級承擔（建議使用，不選擇時刪除）3前級，不帶差動，帶旁路（用戶指定，不選擇時刪除）2前級

16、，帶差動（不選擇時刪除） 3前級，帶差動，不帶旁路，旁路由前級開關柜承擔（建議使用，不選擇時刪除）3前級，帶差動，軟起帶旁路（用戶指定，不選擇時刪除）圖1 一次系統(tǒng)框圖標準配置時，差動保護由用戶提供的前級開關柜實現(xiàn)，此時選擇不帶差動的系統(tǒng)圖。如用戶需要軟起具備差動保護功能，則選擇帶帶差動的系統(tǒng)圖。2前級（不選擇時刪除）紅字部分為需改動部分，括號（）內(nèi)為3前級開關柜時的說明3前級（不選擇時刪除）圖2 系統(tǒng)布置示意圖3.2 系統(tǒng)功能概述 該方案采用的是經(jīng)濟實用的一拖二方案。該系統(tǒng)由2（3）臺開關柜（用戶提供），1臺軟起動，1臺運行轉(zhuǎn)換柜組成。括號【】內(nèi)為有軟停時的說明。括號（）內(nèi)為3前級，軟起動無

17、旁路時的說明。起動過程（以1號電機為例）：按下1#起動按鈕，主控板發(fā)信號合KM1，KM3（KM3）接通電機軟起回路；起動完畢后，軟起動發(fā)信號合1#電機旁路KM5（1QF），將電機與電源短接。然后KM1、KM3斷開，將晶閘管回路隔離。此時1#電機進入正常運行狀態(tài)。1#電機正常運行過程中的保護通過對應開關柜上的微機保護實現(xiàn)。2號電機起動過程參照1號電機。停車過程（以1號電機為例）：按下1#停車按鈕，主控板發(fā)信號使1#電機旁路KM5（1QF）分閘?！竞螷M1,KM3（KM3）接通軟起回路，然后跳開1#電機旁路KM5（1QF）。軟停結(jié)束后，KM1,KM3跳開，停車完畢。】2號電機停車過程參照1號電機。

18、紅字部分為需改動部分，括號（）內(nèi)為3前級開關柜時的說明3.3系統(tǒng)配置 軟起有差動保護時保留，無差動保護時刪除每臺高壓電機一般都要求有一臺開關柜配套，從而承擔該段線路及電機的各種保護（每套系統(tǒng)一般要求有三臺開關柜配套，其中2臺承擔對應電機的各種保護，另一臺承擔起動時軟起回路的保護）（開關柜由用戶提供）。從上面的一次系統(tǒng)圖可以看到，每套一拖二系統(tǒng)要求配有2（3）臺開關柜，其中配有電流互感器、電壓互感器、微機保護裝置。軟起動裝置中裝設電流互感器、電壓互感器、高壓晶閘管閥組以及接觸器等裝置；運行轉(zhuǎn)換柜內(nèi)裝有軟起接觸器、運行接觸器、電機型避雷器、帶電顯示器等裝置、微機保護裝置。保護功能通過開關柜與軟起動

19、裝置足以實現(xiàn)電機和線路的各種保護。4、TGQ系列高壓軟起動裝置技術(shù)性能按用戶電機電壓等級選擇10KV,或6KV系統(tǒng)10KV系統(tǒng)（不選擇時刪除）6KV系統(tǒng)（不選擇時刪除）圖3 高壓軟起動系統(tǒng)組成原理按用戶電機功率填寫軟起型號。軟起型號300KW一檔，即：300/10、600/10、900/104.1技術(shù)參數(shù)4.1.1軟起動技術(shù)參數(shù)型號及適用電機額定功率：TGQ1 2100/10-BZ-2000kW異步脫硫機適用電機額定電流（IN）：電流計算公式：電流=功率KW/電壓KV1.732/0.85。例:2100/10/1.732/0.85=142.64143A及以下額定系統(tǒng)電壓（UN）：10(6) kV

20、 +10%-15% 按電機電壓等級選擇10或6軟起動工作電流：100%500% IN啟動時間10KV,3600KW;6KV,2000KW以上功率的軟起動，使用【】內(nèi)的尺寸起動時間1120秒可調(diào)（可設定）最大起動次數(shù)：5次/小時頻率： 50Hz±2Hz 柜體尺寸： 1200（寬）X1600（厚）X 2300（高） 單位：mm【1600（寬）X1600（厚）X 2300（高） 單位：mm】防護等級： IP32柜體顏色：紅字部分：“防護等級”，“柜體顏色”為標配參數(shù)，可按用戶要求更改。RAL7032 起動方式： Ø 恒流起動（100400可調(diào)）Ø 電壓斜坡（初始電壓10

21、80可調(diào)）Ø 脈沖突跳控制（可選）Ø 突跳加恒流控制（可選）Ø 突跳加斜坡控制（可選）Ø 雙重參數(shù)起動（可選）Ø 泵控制（可選）停車方式:Ø 自由停車（軟停車）國產(chǎn)元件為標配，可按用戶要求更改廠家；ABB高壓晶閘管閥技術(shù)泵類負載或用戶指定時選擇軟停車，其它選擇自由停車Ø 采用機車級高壓晶閘管元件Ø 光纖隔離、強脈沖觸發(fā)技術(shù)Ø 每只晶閘管的實時狀態(tài)檢測和過壓保護Ø 主動式過電壓保護Ø 后備觸發(fā)系統(tǒng)Ø 晶閘管過熱保護Ø RC阻容吸收回路（dv/dt吸收網(wǎng)絡）冷卻條件：自

22、然空氣對流冷卻過壓承受能力：裝置可承受的系統(tǒng)最大電壓為 12.5 kV。絕緣能力：括號內(nèi)為6KV時的參數(shù)說明主電路對地耐受 42（30） kV工頻交流電壓1分鐘,75（60） kV雷電沖擊電壓無擊穿閃烙。中央控制系統(tǒng)：Ø 基于32位DSP+CPLD的雙CPU控制系統(tǒng)（集成電路核心部件全部選用原裝進口產(chǎn)品）Ø 控制信號多級隔離，觸發(fā)、監(jiān)測信號采用光纖隔離控制功能：Ø 現(xiàn)場按鈕控制Ø 遠程按鈕控制Ø 通過RS485（modbus協(xié)議）或Profibus接口與上位機及集中控制系統(tǒng)進行通信，實現(xiàn)遙控、遙測或多機聯(lián)動Ø 可與機旁箱通過光纖實現(xiàn)遠

23、方控制操作，遠方可用觸摸屏控制操作Ø “軟起動/直接起動”之間切換保護功能：Ø 觸發(fā)系統(tǒng)異常保護Ø 晶閘管主動式過壓保護Ø 相序保護Ø 缺相保護Ø 電流不平衡保護Ø 電機運行過流保護Ø 電機欠壓保護Ø 電機起動過流保護Ø 晶閘管過溫保護Ø 晶閘管故障報警保護Ø 連鎖控制保護Ø 起動過頻保護（限制電機啟動次數(shù)和啟動時間）Ø 起動超時保護Ø 定時限電流保護參數(shù)顯示：Ø 儀表和液晶顯示電源電壓、電機電流Ø 大型液晶中文顯示系統(tǒng)

24、16; 液晶顯示所需設定的電機起動參數(shù)Ø 液晶顯示各種故障狀態(tài)紅字部分保持和軟起動一致Ø 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和故障歷史記錄4.1.2運行柜技術(shù)參數(shù)型號及適用電機額定功率：電流與電壓保持和軟起參數(shù)一致TGQY-2100/10-BZ【】外為2前級和3前級帶旁路系統(tǒng)的參數(shù)，寬度最小不得小于1200MM【】內(nèi)為3前級,不帶旁路的參數(shù)，寬度最小不得小于1000MM適用電機額定電流（IN）：約143A額定系統(tǒng)電壓（UN）：10(6) kV +10%-15% 柜體尺寸： 1400（寬）X1600（厚）X 2300（高） 單位：mm【1200（寬）X1600（厚）X 2300（高） 單位：mm】防護

25、等級： 紅字部分：“防護等級”，“柜體顏色”為標配參數(shù)，可按用戶要求更改。IP32柜體顏色：RAL7032 過壓承受能力：裝置可承受的系統(tǒng)最大電壓為 12.5 kV。括號內(nèi)為6KV時的參數(shù)說明絕緣能力：按用戶要求選擇微機保護的廠家，（）內(nèi)為舉例主電路對地耐受 42（30） kV工頻交流電壓1分鐘,75（60） kV雷電沖擊電壓無擊穿閃烙。參數(shù)顯示：Ø 指示燈顯示接觸器工作狀態(tài)Ø 帶電顯示器顯示電機帶電狀態(tài)沒有差動保護時需刪除保護功能：Ø 南治微機保護器（西門子微機保護器；施耐德微機保護器）Ø 差動保護當用戶指定晶閘管生產(chǎn)廠家時，紅字部分說明需更改4.2主

26、要部件及技術(shù)性能4.2.1高壓晶閘管閥組件采用株洲電力機車研究所生產(chǎn)的Kp系列機車級大功率晶閘管元件，該元件采用與ABB一致的硅片供應商以及相同的全壓接工藝生產(chǎn)，性能穩(wěn)定可靠，滿足苛刻的工業(yè)應用要求。株洲電力機車研究所從1964年開始大功率半導體器件的研發(fā)、制造，是我國最早研發(fā)大功率半導體器件技術(shù)的單位之一，當前其大功率半導體器件技術(shù)水平已經(jīng)躋身國際先進行列，目前已廣泛應用于高壓直流輸電（HVDC）、機車牽引與傳動、高壓無功功率補償（SVC）、大電流電源、電機軟起動、工業(yè)傳動等領域，并批量出口至北美、歐洲、東南亞和中東等國際市場。選擇電壓等級當用戶指定晶閘管生產(chǎn)廠家時，紅字部分需刪除在軟起動裝

27、置中，每個高壓晶閘管閥組件由兩只正、反向并聯(lián)的額定電壓為6500V高壓晶閘管及其散熱器組成，采用空氣自然對流冷卻。標準10KV高壓軟起動裝置每相由5組晶閘管組件串聯(lián)，晶閘管的反向峰值電壓可以高達32500V，電壓裕量足夠大。在實際在軟起動裝置中時，我們對株所6500V高壓晶閘管元件進行動、靜態(tài)均壓試驗以及大電流下的溫升試驗，試驗結(jié)果與ABB同等規(guī)格元件一致，若干規(guī)格（如KPx 1000/65、Kpd3900/65）性能優(yōu)于ABB元件，結(jié)果令人滿意。TGQ系列高壓軟起動裝置晶閘管元件的核心技術(shù)特征包括： 足夠的電壓設計裕量標準10（6）KV高壓軟起動裝置每相由5（3）組6500V晶閘管組件串聯(lián)，

28、晶閘管的反向峰值電壓可以高達32500V，電壓裕量足夠大。穩(wěn)定可靠的基于全光纖鏈路的信號通訊系統(tǒng)及完善的檢測保護晶閘管觸發(fā)電路是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的關鍵部分，必須具有抗噪聲干擾的能力，可以工作在惡劣的工作在環(huán)境中，不受現(xiàn)場安裝時線路阻抗、短路容量、或開關的快速通斷而產(chǎn)生影響。TGQ系列高壓軟起動裝置中，處于低電位的控制系統(tǒng)與處于高電位的觸發(fā)系統(tǒng)的檢測和通信，全部通過光纖鏈路完成。在裝置工作過程中實時檢測光纖通路的可靠性、檢測觸發(fā)系統(tǒng)的狀態(tài)和接收高壓晶閘管的好壞狀態(tài)信號，任一元件出現(xiàn)故障軟起動裝置都能及時準確的顯示出故障元件的位置并執(zhí)行保護動作。晶閘管強觸發(fā)系統(tǒng)對于高壓晶閘管閥，其開通的快慢主要取決于

29、觸發(fā)電流的上升率及觸發(fā)電流的大小。對于串、并聯(lián)應用的晶閘管閥組，對元件開通的一致性要求尤其苛刻，如不然就會出現(xiàn)串聯(lián)閥組中若干導通慢的晶閘管閥組承受過電壓或過電流而損壞。TGQ1型軟起動裝置觸發(fā)電路技術(shù)是來源于瑞士ABB公司高壓晶閘管閥的觸發(fā)和保護技術(shù)，通過超低阻抗電流源電路來完成串、并聯(lián)晶閘管的觸發(fā)，從而克服脈沖變壓器器等電磁式觸發(fā)系統(tǒng)固有的觸發(fā)電流上升率及分散度由于繞組電感受限的缺點，保證了晶閘管閥組串、并聯(lián)應用的可靠性。元件正向過電壓保護功能晶閘管在工作過程中由于某種原因沒有被正常觸發(fā)，從而要承受正向過電壓，在過電壓升高達到晶閘管轉(zhuǎn)折電壓之前正向過電壓保護器件（或電路）動作，強迫觸發(fā)晶閘管

30、，達到保護晶閘管的目的。如10KV裝置中使用的6500V晶閘管元件，在實際使用過程中只要元件承受的正向電壓超過某一異常的門檻值，裝置的正向過電壓保護電路就將強迫觸發(fā)晶閘管，達到保護晶閘管的目的。變流技術(shù)國家工程研究中心的高壓軟起動裝置使用的正向過電壓保護正是“葛洲壩上海HVDCT工程中使用的技術(shù)。后備觸發(fā)系統(tǒng)為了保證觸發(fā)系統(tǒng)的可靠，我們對觸發(fā)系統(tǒng)采用了“冗余設計”，即在正常觸發(fā)系統(tǒng)的基礎上增加了后備觸發(fā)系統(tǒng)。合理的阻容吸收回路變流技術(shù)國家工程研究中心的高壓軟起動裝置中并聯(lián)在元件兩端的阻容吸收回路其參數(shù)的選擇均是源于瑞士ABB公司實際應用中的結(jié)論，為晶閘管元件提供了可靠的動態(tài)均壓及瞬時過電壓保護

31、。元件過溫保護TGQ1軟起動在晶閘管功率組件的散熱器上安裝了溫度檢測單元，溫度信號通過光纖送到控制系統(tǒng)，當TGQ1軟起動超額工作時，功率組件的溫度將超出額定值，溫度檢測單元作為最后的檢測手段可以避免高壓晶閘管功率組件因為超溫而損壞。后備觸發(fā)系統(tǒng)、元件正向過電壓保護、常規(guī)RC阻尼吸收回路以及元件過溫保護構(gòu)成了軟起動裝置內(nèi)最核心組件6500V高壓晶閘管閥的最可靠保護網(wǎng)絡，這幾項核心技術(shù)保證了串、并聯(lián)應用的晶閘管閥組在惡劣的工作在環(huán)境中，不受現(xiàn)場安裝時線路阻抗、短路容量、或開關的快速通斷的影響，可靠工作。4.2.2數(shù)字控制系統(tǒng)軟起動器的控制、顯示、保護功能是基于32位DSPCPLD集成控制系統(tǒng)，采用

32、32位數(shù)字信號的雙CPU處理器，使設備控制實時高效、穩(wěn)定性好。若用戶指定使用觸摸屏，則使用括號內(nèi)說明。模擬量輸入；信號調(diào)理；數(shù)字量輸入輸出；脈沖形成；光纖接收與發(fā)送接口；高位觸發(fā)；鍵盤操作與液晶顯示；重要參數(shù)與故障記錄；通訊接口等。顯示功能包括一個4×15個漢字字符的LCD顯示器（大屏幕觸摸屏）和4個指示燈及蜂鳴器，LCD顯示器（大屏幕觸摸屏）可以顯示電源電壓、三相電流，各種故障及起動和停車的參數(shù)（并用于人機對話和參數(shù)調(diào)整），3個指示燈用于指示1號電機起動、2號電機起動、控制電源及報警的狀態(tài)，8個觸摸式操作鍵盤用于人機對話和參數(shù)調(diào)整（）。4.2.3二次控制系統(tǒng)二次控制系統(tǒng)采用西門子5

33、SJ6 及 3TH80系列產(chǎn)品，可以安全可靠的實現(xiàn)遠方控制操作，軟起動裝置提供RS485接口，通訊協(xié)議為ModBus-RTU，可對軟起動裝置進行遠程監(jiān)控。電機額定電流超過480A時，使用630A的接觸器。若電機額定電流超過700A，則使用斷路器（1250A）。4.2.4真空接觸器1.旁路真空接觸器（旁路真空斷路器）3前級時，旁路由前級開關柜承擔，該表格刪除。若用戶要求軟起帶旁路，此項才保留額定工作電壓10kV 額定工作電流400A（630A）品牌無錫浩邦或用戶指定2.軟起回路真空接觸器（軟起回路真空斷路器）額定工作電壓10kV 額定工作電流起動電流=額定電流*4。若起動電流超過1200A，則使

34、用斷路器1250A630A（400A）品牌無錫浩邦或用戶指定4.2.5電壓互感器一次側(cè)額定電壓10（6）kV 二次輸出額定電壓按電機選擇10KV或6KV100V品牌湘潭三益或用戶指定與前面型號保持一致4.2.6電流互感器1.軟起動用電流互感器軟起動型號此處參數(shù)選擇以起動電流為依據(jù)。參數(shù)起動電流TGQ1- 2100/10原邊額定電流800A（200、400、1000、1200、1500）次邊額定電流5A無差動保護時該項刪除品牌湘潭三益或用戶指定型號紅字部分保持與軟起動一致，原邊額定電流電機額定電流 2.差動保護用電流互器運行柜型號TGQY-2100/10原邊額定電流400(200，400,800

35、,1000)次邊額定電流5A品牌與電機側(cè)差動互感器保持一致若使用觸摸屏，則改為觸摸屏4.3、TGQ系列高壓軟起動裝置的外形結(jié)構(gòu)及安裝TGQ系列高壓軟起動裝置柜體為垂直地面安裝的自支撐結(jié)構(gòu)，用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板及型材制成，框架厚度大于3mm，前后門板厚度2mm，側(cè)板厚度1.5mm.。軟起動柜的門板面漆采用靜電噴涂后的焙烤，表面抗沖擊，耐腐蝕并保證外形的美觀。軟起動柜的前面板包含了電源電壓、電機電流顯示儀表，液晶顯示屏（大屏幕觸摸屏），狀態(tài)顯示燈，操作按鈕等。柜體前副門為低壓控制部分與柜內(nèi)的高壓部分完全隔離。軟起動柜的起動可在前面板操作，也可在遠程操作箱上操作。柜體前/后開門，開啟角大于120 度，門鎖

36、可靠并。柜門裝有門控開關，具有聯(lián)鎖保護，內(nèi)部裝有照明燈和抗冷凝加熱器。修改電壓等級標準軟起動柜的進線為電纜下進、下出。柜內(nèi)部件采用鍍錫銅排連接。在安裝前要斷開所有的電源。安裝時要遵循企業(yè)的電器規(guī)章和標準，要符合電氣作業(yè)的安全規(guī)范。打開機柜后門，可見三個主接線母排，右端標注為進線，左端為出線端，將從軟起動電源柜過來的高壓電纜接到進線母排上，從電機過來的高壓電纜接到出線母排上，接線符合10（6）kV接線相關標準。 打開機柜前門，在右側(cè)的端子板上接上220V直流控制電源。用截面積大于22平方毫米的銅導線將柜體接地螺栓與地溝接地母排可靠連接。4.4、 實用的功能除了常規(guī)的恒流起動、斜坡電壓起

37、動、斜坡電流起動以及突跳起動外，為了適應不同的負載特性和電網(wǎng)特性，TGQ系列高壓軟起動裝置提供了許多實用的功能。4.4.1“泵控制”功能對于泵類負載，一般的軟起動裝置除了采用常規(guī)的“恒流”和“電壓閉環(huán)斜坡”起動方式以及軟停車外，并沒有專門針對泵類負載的控制方案，它通過控制電機的輸出轉(zhuǎn)矩來實現(xiàn)泵類負載的起停控制。與一般的軟起動方式及軟停車功能相比，采用泵控制功能時，可以保證在電機起動過程中加速轉(zhuǎn)矩的恒定，并且在啟動完成時使電機輸出轉(zhuǎn)矩平緩的過渡到與負載轉(zhuǎn)矩相等的大小，真正意義上消除了轉(zhuǎn)矩變化過快對管道及閥門造成的水錘沖擊，同時可以有效控制電網(wǎng)電壓的跌落。采用泵控制功能時，電機起動時的電壓/電流波

38、形見圖4, 可見電流是緩慢上升的，而轉(zhuǎn)矩與電流成正比，可見轉(zhuǎn)矩沖擊得到了抑制，在啟動接近完成時，電流緩慢變化，使得電機輸出轉(zhuǎn)矩平緩的過渡到與負載轉(zhuǎn)矩相等。圖4、CH1- A相電流Ic；CH2- B相電流Ia ；CH3-電機線電壓Uab；4.4.2 雙重參數(shù)起動雙重參數(shù)起動功能主要是用來滿足小容量電網(wǎng)（如柴油發(fā)電機組、孤網(wǎng)運行的水輪發(fā)電機組）與大容量電網(wǎng)對電機起動的迥異要求，小容量電網(wǎng)往往要求電機起動電流不能過大，起動時間可以略長，而大容量電網(wǎng)要求則正好相反。TGQ系列軟起動裝置通過在軟件中增加電網(wǎng)選擇項并允許配置兩套參數(shù)來解決上述矛盾，如在某系統(tǒng)中采用高壓柴油發(fā)電機組作為系統(tǒng)備用應急電源，在主

39、電源出現(xiàn)異常時投入，此時原掛主網(wǎng)運行的電機起動就需要使用對應備用應急電源的參數(shù)。TGQ系列軟起動裝置在阿富汗帕爾旺水電站中使用的4套TGQ1 400/6 型高壓軟起動裝置就成功使用了該功能。4.4.3 起動過頻保護高壓電機是工礦企業(yè)的核心動力設備，它在設計時就有一定的熱負荷限制，短時間內(nèi)多次起動會造成繞組發(fā)熱超過其設計熱負荷而損壞，因此一般的高壓電機允許在實際冷態(tài)下連續(xù)啟動2次，熱態(tài)下啟動1次，在兩次起動間自然停車且額外的再起動應該間隔1小時以上。為了有效地保護高壓電動機，TGQ系列軟起動裝置配備了起動頻率保護，可以有效地防止現(xiàn)場違規(guī)過頻起動，有效地保護高壓電機。除上述實用的功能外，TGQ系列

40、高壓軟起動裝置中還集成了相序保護、缺相保護、電流不平衡保護、起動超時等多種實用的功能，在保證可靠性的前提下，為用戶的提供了最大的方便性和易用性。4.5 關鍵技術(shù)難點的解決4.5.1多個高壓晶閘管的串聯(lián)應用TGQ系列軟起動裝置的多晶閘管串聯(lián)應用技術(shù)、光纖觸發(fā)和保護技術(shù)是來源于瑞士ABB公司高壓晶閘管閥技術(shù)，其特有的晶閘管強觸發(fā)系統(tǒng)、元件級過壓保護單元應用在ABB高壓直流輸電裝置，其目的就是保證元件串并聯(lián)應用時的可靠性，防止元件損壞。晶閘管的觸發(fā)和保護我們使用了光纖作為信號傳輸?shù)拿襟w，這樣可以使觸發(fā)信號的時間差控制在納秒級，嚴格的保證了串聯(lián)晶閘管的導通一致性。這項技術(shù)是我們同ABB高壓閥裝置技術(shù)一

41、并引進的，該技術(shù)已在國內(nèi)500kV高壓直流輸電換流站中得到了極為廣泛的使用。該技術(shù)極大程度的保證裝置的高可靠性。在軟起動行業(yè)內(nèi)也只有株洲變流技術(shù)國家工程研究中心擁有這套技術(shù)。4.5.2高壓大電流下的抗干擾能力高壓環(huán)境中的強烈電磁干擾是影響高壓軟起動裝置可靠運行的重要因素，因此高壓軟起動裝置必須有優(yōu)良的電磁兼容性設計。TGQ系列高壓軟起動裝置抗干擾能力的好壞，即電磁兼容性能，由電磁兼容試驗室進行驗證。我們擁有業(yè)內(nèi)最大的電磁兼容實驗室，依據(jù)IEC及國內(nèi)外有關標準進行干擾性（EMI）；抗干擾性（EMS）的試驗，以及靜電放電抗擾性試驗；電快速瞬變脈沖群抗擾性試驗；浪涌抗擾性試驗；工頻磁場抗擾性試驗；脈

42、沖磁場抗擾性試驗；電壓瞬時跌落、短時中斷及電壓漸變的抗擾性試驗以及振蕩波抗擾性試驗。實驗室的有關測試設備由德國R&S公司和瑞士EMT公司提供，并且由他們提供設計完整的交鑰匙工程，最終結(jié)果具有高精確性和高重現(xiàn)性。這充分的保證了我們生產(chǎn)的高壓軟起動產(chǎn)品優(yōu)良的品質(zhì)。5關鍵元件工藝方案及加工設備變流技術(shù)國家工程研究中心擁有多年從事大功率變流器制造的經(jīng)驗、具備現(xiàn)代化的完善的生產(chǎn)能力及國際一流的試驗條件，保證了公司生產(chǎn)的高壓軟起動設備、大功率整流設備、高壓變頻器、機車牽引變流器、地鐵變流器等產(chǎn)品的具備可靠的工藝方案。5.1完善的生產(chǎn)條件5.1.1所有控制、觸發(fā)系統(tǒng)等電子產(chǎn)品的整個生產(chǎn)和調(diào)試過程在靜

43、電保護的環(huán)境下進行人在地毯上行走，在工作臺上工作，操作普通材料等活動都會產(chǎn)生上千伏的靜電。如果靜電電壓的聚集產(chǎn)生火花放電，電子元件、印制板組件和其它電子組件會受到破壞或損壞，使其部分或全部功能即時失效或延時失效。而集成電路中功能元件因體積小、電路密集更易受到靜電放電（ESD）損害。因此防止靜電放電對電子產(chǎn)品的損害已經(jīng)成為電子行業(yè)的共識。變流技術(shù)國家工程中心的電子類產(chǎn)品生產(chǎn)建有完善的靜電放電（ESD）防護工作區(qū)，在該場地經(jīng)培訓的工作人員可以在具有最小的靜電放電或靜電場損害的情況下操作對ESD敏感的控制類產(chǎn)品。下圖為TGQ1系列軟起動控制及觸發(fā)等電子類產(chǎn)品生產(chǎn)線，針對本公司生產(chǎn)的印制電路板，包括主

44、控板、脈沖分配板和觸發(fā)板等都嚴格遵照GB 4588.3-88印制電路板設計和使用、GB/T 16261-1996印制板總規(guī)范、GB/T 4677-2002印制板測試方法標準設計、生產(chǎn)及檢測。 圖5、先進的SMT生產(chǎn)線和全封閉充氮保護波峰焊接生產(chǎn)線5.1.2所有控制、觸發(fā)系統(tǒng)等電子產(chǎn)品在出廠前都必須進行高低溫和電老化篩選電子產(chǎn)品的老化工藝是高可靠性的重要保證。二十多年前，人們對我國民用消費類電子產(chǎn)品，象電視機等的故障率之高還記憶猶新，正是通過引入了高低溫和電老化篩選工藝，將我國電子產(chǎn)品的可靠性提升到了一個新的水平。奔馳在我國萬里鐵道線上的數(shù)千臺電力機車和內(nèi)燃機車控制系統(tǒng)的可靠性，是由與TGQ1系

45、列軟起動控制及觸發(fā)系統(tǒng)相同的高低溫和電老化工藝保證的。5.2 完善的試驗條件5.2.1 高壓絕緣試驗高壓絕緣試驗是驗證裝置的組裝生產(chǎn)是否達到高壓要求的質(zhì)量標準的基本手段，是關系到設備和人員生命的安全性保證試驗。10（6）kV的TGQ1系列軟起動裝置出廠前都必須進行42（30）kV的工頻耐壓和75（60）kV的雷電沖擊電壓試驗。括號內(nèi)為6KV參數(shù)5.2.2保護功能試驗 高壓軟起動除了一般的性能試驗還需進行以下保護功能試驗內(nèi)容：Ø 相序保護Ø 缺相保護Ø 電流不平衡保護Ø 電機運行過流保護Ø 電機欠壓保護Ø 電機起動時間超時保護Ø

46、; 電機起動過流保護Ø 晶閘管過溫保護Ø 晶閘管故障報警保護Ø 連鎖控制保護Ø 起動過頻保護（限制電機啟動次數(shù)和啟動時間）Ø 起動超時保護Ø 定時限電流保護5.2.3擁有業(yè)內(nèi)最大的由瑞士ABB公司進口的電壓/電流復合試驗臺，適用于高壓不同功率等級電力電子設備的滿負荷試驗變流技術(shù)國家工程中心的綜合試驗室引進了瑞士ABB公司的電壓/電流復合試驗臺，能同時提供最高到25kV電壓和3500A電流的試驗條件，可以給各種功率等級的TGQ系列軟起動裝置的高壓晶閘管機組進行滿負荷試驗。圖6為高壓變流技術(shù)綜合試驗室及復合試驗臺的照片。圖6、高壓變流技術(shù)

47、綜合試驗室及復合試驗臺5.2.4擁有業(yè)內(nèi)最大的電磁兼容實驗室，最大程度的保證裝置的電磁兼容性能高壓環(huán)境中的強烈電磁干擾是影響高壓軟起動裝置可靠運行的重要因素，因此高壓軟起動裝置必須有優(yōu)良的電磁兼容性設計。TGQ系列高壓軟起動裝置抗干擾能力的好壞，即電磁兼容性能，由電磁兼容試驗室進行驗證。圖7是變流技術(shù)國家工程中心的電磁兼容試驗室，主要設備從著名的專業(yè)公司德國R&S公司引進?？蛇M行諧波電壓、電流騷擾功率、電磁場強、磁場強度、傳導和輻射抗擾性試驗等。圖7、電磁兼容試驗5.2.5擁有國內(nèi)最大的國家級牽引電氣設備試驗檢驗站及業(yè)內(nèi)最大的最完備的高壓實驗室，可進行各種電機試驗變流技術(shù)國家工程中心具

48、有各種電機試驗條件，可進行各種電機試驗。每臺TGQ系列高壓軟起動裝置出廠前都必須進行帶高壓電機的起動性能試驗。圖8、圖9為高壓試驗室全景及相應試驗高壓電機的照片。圖8 試驗室全景照片 圖9 6kV、10kV高壓電機軟起動試驗臺 5.3 對環(huán)境和運行條件的特殊設計株洲變流技術(shù)國家工程研究中心生產(chǎn)的TGQ系列軟起動在設計過程中考慮了諸多因素對設備的影響，如運輸及運行過程中的防震、防水、防靜電以及抗干擾等。TGQ系列高壓軟起動裝置柜體用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板及型材制成，框架厚度大于3mm，前后門板厚度2mm，側(cè)板厚度1.5mm.。標準柜體防護等級為IP32。在防靜電方面，整個柜體采用靜電噴涂后的焙烤，表面抗沖

49、擊，耐腐蝕并保證外形的美觀，裝置所有電路板都噴涂進口三防漆（航天級），另外控制系統(tǒng)提供了專門的靜電泄放通道，保證整個系統(tǒng)具有極好靜電防護性能。在抗干擾方面，裝置對關鍵部分如控制電源、MCU控制箱、脈沖分配模塊以及觸發(fā)模塊等都進行了專門的EMC處理，加裝了濾波器或屏蔽體（罩），使得整機具有非常好的抗電磁干擾的性能，同時對自身產(chǎn)生的電磁污染也進行了有效限制。在防震方面，軟起動裝置的柜體、晶閘管閥組按照8級地震烈度進行結(jié)構(gòu)設計；在裝置運輸過程中的防震處理：使用優(yōu)質(zhì)木箱包裝，在柜體采用高強度定位螺桿進行加固。5.4 大型關鍵設備列表變流技術(shù)國家工程研究中心擁有100多臺套大型生產(chǎn)設備及高精度檢測試驗設

50、備，這些設備絕大部分為進口設備，這些高、精、尖設備保證了NERCC產(chǎn)品的穩(wěn)定可靠，設備具體情況見附件2。6制造驗收標準及包裝標識6.1 制造驗收標準TGQ系列高壓軟起動裝置制造和驗收標準按照“1 技術(shù)標準”中引用的標準執(zhí)行，在設計、制造過程中及出廠驗收時進行了嚴格試驗考核。具體試驗項目參照附件1執(zhí)行，出廠實驗及驗收試驗根據(jù)其中的例行試驗進行。6.2包裝與標識Ø 包裝形式：所供設備采用木箱包裝。適用長途運輸、防潮、防銹、防震、防粗暴裝卸、適用于陸運和整體吊裝。Ø 包裝資料內(nèi)容：裝箱清單、出廠試驗報告、主要元器件合格證、原理圖和接線圖、安裝使用說明書。Ø 供貨方對軟起

51、動裝置所有構(gòu)件、設備的包裝質(zhì)量負責。Ø 軟起動裝置有銘牌作標示，銘牌包括以下內(nèi)容：裝置型號、裝置名稱、額定電壓、控制電源、出廠編號。Ø 軟起動裝置內(nèi)安裝的主要電器組件等具有耐久清晰的銘牌便于識別7 技術(shù)服務7.1 技術(shù)支持1）在供貨合同簽定后的 二十天 內(nèi)向甲方提供高壓軟起動裝置的安裝資料，包括柜體說明圖和基礎說明圖，以便甲方進行安裝現(xiàn)場的土建及相應的配套設計，以及開展安裝、調(diào)試的準備工作。供貨方在軟起動裝置出廠運往交貨地點時隨該設備提供以下的技術(shù)資料：軟起動柜的一次原理圖軟起動柜的二次原理圖軟起動柜的端子接線圖軟起動裝置的系統(tǒng)連接圖軟起動柜的維護、檢修及使用說明書軟起動裝

52、置土建安裝要求圖2）投產(chǎn)運行時，派有經(jīng)驗的工程師參與設備現(xiàn)場調(diào)試工作，并應提供設備安裝、調(diào)試的現(xiàn)場指導和檢查監(jiān)督。3）當設備出現(xiàn)故障或不能滿足合同要求時，供貨商按要求排除故障。4）當設備需要維修或更換部件時，供貨商派有經(jīng)驗的工程師到現(xiàn)場進行技術(shù)支持。5）供貨商負責所提供設備的現(xiàn)場安裝指導、調(diào)試及操作人員培訓?，F(xiàn)場培訓的詳細課程和材料見下表。序號培訓項目1電路原理（配有圖片演示）2軟起動結(jié)構(gòu)（配有圖片演示）3軟起動保護系統(tǒng)性能4軟起動型式試驗及出廠試驗（配有圖片演示）5軟起動維護保養(yǎng)6軟起動故障處理7軟起動試驗8軟起動大修規(guī)程（配有圖片演示）7.2售后服務1）當設備出現(xiàn)故障或不能滿足業(yè)主要求時，

53、我方按業(yè)主要求及時排除故障。2）在保修期內(nèi)，免費予以維修或更換故障部件。3）當業(yè)主需要提供技術(shù)服務時，我方在1小時內(nèi)作出答復，如必要在48小時內(nèi)派服務工程師到現(xiàn)場。4）在質(zhì)保期內(nèi)，我方負責對業(yè)主提出的質(zhì)量異疑做出書面明確答復，設備或者元件出現(xiàn)非人為的故障需要維修或更換部件，我方將負責免費更換。5）產(chǎn)品壽命期內(nèi)，我方確保所有零備件的供應。6）對零備件的供應，調(diào)配時間不超過48小時。7）對產(chǎn)品終身建檔服務。免費提供終身咨詢服務，及時解決用戶問題。8）軟起動的質(zhì)量保證期為貨到現(xiàn)場18個月或產(chǎn)品運行后12個月。附件1.TGQ系列高壓軟起動裝置例行試驗、型式試驗項目序號試驗項目例行試驗型式試驗1一般檢查2防護等級試驗3絕緣性能試驗3.1測量絕緣電阻3.2工頻耐受電壓試驗3.3沖擊耐受電壓試驗4操作性能試驗4.1 保護功能試驗4.2 關斷和轉(zhuǎn)換能力試驗5均壓試驗5.1 靜態(tài)均壓試驗5.2 動態(tài)均壓試驗6負載試驗7控制電源工作范圍試驗8控制系統(tǒng)老化試驗9溫升試驗1