淺述港區(qū)內(nèi)高壓電機(jī)的常用啟動(dòng)方式-張彥

1、工程市場(chǎng)部 張彥概述港區(qū)內(nèi)高壓電機(jī)的使用越來(lái)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(dòng)方式可分為：直接啟動(dòng)、串聯(lián)電抗器啟動(dòng)、Y降壓?jiǎn)?dòng)、液態(tài)軟啟動(dòng)、固態(tài)軟啟動(dòng)、變頻器啟動(dòng)等。電力公司變（配）電站設(shè)計(jì)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(dòng)。一、直接啟動(dòng)直接啟動(dòng)就是電機(jī)在全電壓下直接起動(dòng)。啟動(dòng)條件是電網(wǎng)的容量足夠大，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)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(dòng)，因?yàn)橹苯訂?dòng)時(shí)，起動(dòng)電流是額定電流的5-7倍。當(dāng)電機(jī)容量

2、相對(duì)大時(shí)，起動(dòng)電流過(guò)大，對(duì)電網(wǎng)造成沖擊很大，會(huì)引起電網(wǎng)電壓下降，如果電網(wǎng)電壓下降到一定值，會(huì)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(dòng)的可能性，防止對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)電壓質(zhì)量造成影響，因此對(duì)大于400kW的高壓電機(jī)設(shè)備上級(jí)加裝軟啟動(dòng)是非常有必要的。二、串聯(lián)電抗器啟動(dòng)由于大型異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)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(lái)限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，在電機(jī)啟動(dòng)后把它自動(dòng)切除。電動(dòng)機(jī)開(kāi)始正常工作。采用該種方法的缺點(diǎn)在于啟動(dòng)過(guò)程中電機(jī)端的電壓也下降，容易導(dǎo)致啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不夠，在啟動(dòng)過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)一個(gè)二次沖擊的過(guò)程。且起動(dòng)

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

4、現(xiàn)軟停車功能。圖1 星三角啟動(dòng)一次圖四、液態(tài)軟啟動(dòng)液阻軟啟動(dòng)是電動(dòng)機(jī)定子回路串聯(lián)電阻啟動(dòng)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(guò)伺服機(jī)構(gòu)改變極板間的距離，從而改變串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)定子繞組的電阻值實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)控制。液態(tài)變阻器熱容量大，又可以無(wú)級(jí)控制，恰恰是軟啟動(dòng)所需要的。由于電解液在啟動(dòng)的過(guò)程中呈現(xiàn)的阻抗是純電阻性質(zhì)，基本上無(wú)諧波干擾電網(wǎng)，功率因數(shù)優(yōu)于其它啟動(dòng)方式，加上控制簡(jiǎn)單，成本很低，在港內(nèi)中壓軟啟動(dòng)器市場(chǎng)使用比較廣泛。但液阻軟啟動(dòng)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(dòng)后電解液通常會(huì)有1

5、030的溫升，重復(fù)啟動(dòng)性差； （2）移動(dòng)極板需要有一套伺服機(jī)構(gòu)，移動(dòng)速度較慢，難以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)方式的多樣化； （3）液阻軟啟動(dòng)裝置液箱中的溶液，需要定期補(bǔ)充。電極板長(zhǎng)期浸泡于電解液中，表面會(huì)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(dòng)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(dòng)器一次圖圖2 液阻軟啟動(dòng)柜五、固態(tài)軟啟動(dòng)晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)是采用三對(duì)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(kāi)關(guān)作用，通過(guò)微處理器控制其觸發(fā)角的變化來(lái)改變晶閘管的開(kāi)通程度，由此來(lái)改變電動(dòng)機(jī)輸入電壓的大小，以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)軟啟的目的。當(dāng)啟動(dòng)完成后軟啟動(dòng)器的輸出達(dá)到額定電壓，這

6、時(shí)將通過(guò)旁路控制輸出信號(hào)控制三相旁路接觸器吸合，將電動(dòng)機(jī)投入電網(wǎng)運(yùn)行。由于晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)器是采用半導(dǎo)體材料作為調(diào)壓控制器件，啟動(dòng)過(guò)程中無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，不僅可以對(duì)電機(jī)啟動(dòng)提供平滑、漸進(jìn)的啟動(dòng)過(guò)程，還具備較高的工作可靠性。還因晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)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(dòng)設(shè)備，一般情況下一臺(tái)開(kāi)關(guān)柜能放多臺(tái)電機(jī)軟啟動(dòng)器，節(jié)省工程造價(jià)，且故障率較低，維修費(fèi)也低。所以，晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)器是目前電機(jī)啟動(dòng)設(shè)備中應(yīng)的首選的目標(biāo)。圖5 晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)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(shí)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(dòng)電流獲得較大的啟動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)0-100%無(wú)級(jí)調(diào)速(加減速時(shí)間可調(diào)）； （2）啟動(dòng)電流小，而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大； （3）啟動(dòng)平滑，消除機(jī)械的沖擊力，保護(hù)機(jī)械設(shè)備； （4）對(duì)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(jià)過(guò)于昂貴且占地面積較大。圖6 西門(mén)子高壓變頻器柜總結(jié)大型高壓電動(dòng)機(jī)價(jià)格昂貴，在各行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行中起核心作用，對(duì)他進(jìn)行多方呵護(hù)是非常必要的。軟啟動(dòng)裝置雖