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    几种中高压降压软启动方式的探讨

    发布时间:2019-04-16 08:28:37点击量:304

          着我国经济建设的发展,高压大容量的电力拖动设备日益增多,其中10KV(6KV)的交流拖动发展尤为迅速。高压大中容量的交流电机运行的首要问题是启动。目前我国的高压电机发展较快,而与之相配套的启动设备却比较陈旧,传统的启动方式很难满足启动平滑,冲击小的要求,而且成本也不低。目前国内常用的中高压软启动方式主要有液体电阻软起、热变电阻软启动、晶闸管软启动及磁控软启动等。高压变频器从启动的角度来说既可以将启动电流控制在额定电流以内又能提供足够的转矩,但仅仅把高压变频器作为启动装置无疑是巨大的浪费。本文中高压软启动方式比较不包括高压变频器。
      
      1 软启动的概念
      
      中高压电机软启动是指在中高压(主要指6KV、10KV)电动机启动过程中,随着电动机反电动势的不断建立,电机端电压由某一值逐渐平滑、无级的上升至全压,转速由0上升到额定转速,最后依靠旁路甩掉软启动控制装置。
      
      2 较启动的作用
      
      大功率交流电机直接启动会产生一系列的电气和机械问题。直接启动启动电流大通常为5~7倍的额定电流。过大的电流造成电动机绕组温度升高加速电机绝缘老化,同时造成供电网络电压波动,当电压≤0.85Un时影响其他设各的正常使用。过大的启动转矩产生机械冲击,影响机械的使用寿命及精确度等。本文所论述的软启动方式均属于降压启动。软启动的优点在降压器件可以平滑无级改变从而降低了启动电流,减小了电网压降,缩短了启动时间,降低了机械冲击。
      
      3 较启动的分类
      
      软启动可分为有级和无级两类。有级软启动调节是分档的,无级软启动调节是连续的。星/角变换启动、自耦变压器启动及电抗器启动等均属于有级软启动。液体电阻软启动、热变电阻软启动、晶闸管软启动及磁控软启动等均属于无级软启动。
      
      4 液体电阻软启动
      
      工作原理:在电动机定子回路串入一特制的可控液态电阻器。利用伺服电机改变浸泡在导电液(一般由Na2CO3和水配制)中极板的距离,使电阻器阻值由大到小平滑无级较小,由此使电动机端电压逐渐升高至全压,从而实现电动机及拖动生产机械的柔性平滑软启动。
      优点;成本低,在软启动过程中不产生高次谐波,启动过程中对电网无冲击干扰,无谐波污染,系统功率因数高。
      缺点:1)高压电动反电势建立的速率与水阻变化的速率很难一致,从而造成了启动电流的斜率很大,严重时会迫使上一级开关跳闸。2)环境温度对启动性能的影响大。夏天(温度可高达40℃)启动电流大,有时高达5额定电流,接近直接启动。冬天(温度最低达-20℃)启动困难。液阻软启动装置不适舍置放在易结冰的场所。3)液体电阻装置体积大。增加基建投资。4)液体电阻装置通过调节极板距离改变电阻,精度和灵敏度低。移动极板需要有一套伺服机构,移动速度较慢,装置的响应速度较慢。5)必须经常维护。须定期加液体保持液位。6)安全性一般。液体易“开锅”。连续启动会导致电解液温度升高而外溢,直接造成高压接地,酿成事故。
      
      5 热变电阻软启动
      
      工作原理:将热变电阻器串入电动机的三相定子回路中,实现电动机降压起动。起动时,电机的定子电流流过热变电阻器从而使电阻体发热,温度逐步升高,电阻逐步降低,电机起动电流基本恒定的情况下,电动机端电压逐步升高,从而使电机起动转矩逐步增大,实现电动机的平滑起动。热变电阻软启动装置利用的是液体的负温度特性。负温度特性是指温度越高,电解度越高,释放出的自由离子越多,液体的导电能力越强,电阻率越低,相反亦然。
      优点:与液体电阻软启动装置相比,热变电阻装置没有伺服系统结构更简单,成本更低。
      缺点:热变电阻软启动装置除具有液体电阻软启动装置的缺点外还具有以下缺点:1)热变电阻为了保温必须把水箱封闭,且采用两层水箱,层与层之间注入变压器油隔离,液体在有限的空间内加热,极易发生爆炸。2)热变电阻软启动启动过程不可控制。热变电阻软启动不能实现软停止。3)相比液体电阻软启动装置,变电阻软启动装置环境温度对启动性能的影响更加严重。
      
      6 晶闸管软启动
      
      工作原理。将反帽并联的晶闸管串联在感应电机定子回路,通过控制晶闸管的导通角来改变电动机端电压的大小,实现电动机降压软启动。
      特点:中高压电机晶闸管软启动一般采用多组晶闸管串联,因此需要提高晶闸管器件的耐压等级和开关速度,改进触发与关断的同时性。晶闸管软启动本身更适合于低压领域。
      缺点:1)谐波大,强迫抉相,产生大功率脉冲。2)均压均流技术复杂,成本高,风险大。3)由于串并联大量的晶闸管,所以故障点多,维修复杂,检修频繁。4)过载需加大额定电流倍率。
      
      7 磁控软启动
      
      工作原理:将饱和电抗器串联在电动机的定子回路,通过直流励磁平滑改变电抗器的电抗值,使电抗器两端电压由大到小平滑改变,从而完成电机平稳的启动过程。磁控软启动装置适用于中小型中压电动机。
      优点:磁控软启动装置的核心部件自然冷却,其结构类同于干式变压器,不存在漏油、换油等维护方面的问题。装置响应速度快,体积小,受环境温度影响小,启动过程闭环控制可实现恒流启动。
      缺点:1)会产生一定的高次谐波,控制灵敏度比较差(100~300ms),噪声较大,电抗值调节范围较小。2)周围存在一定的漏磁,可能会对附近的继电保护装置和其它电子装置造成干扰。3)装置性能与电抗降压起动相当,对电网电压的影响与电抗降压启动相比有过之而无不及。
      
      8 结语
      
      液体电阻软超、热变电阻软启动、晶闸管软启动及磁控软启动等几种中高压降压动方式各有自己的优缺点,在实际工程应用中可根据工程现场特点、环境温度、空间大小及工程经济条件等选择适合于该工程的中高压软启动方式。


    本文转自xzbu.com

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