襄陽源創(chuàng)電氣小王告訴我們：   一、軟起動的概念

 

    中高壓電機軟起動，是在中高壓（主要指6KV、10KV）電動機起動過程中，隨著電動機反電動勢的不斷建立，電機端電壓由某一值逐漸平滑、無級的上升至全壓，轉速由0上升到額定轉速，最后依靠旁路甩掉軟起動控制裝置。

 

    二、軟起動的作用

 

    大功率交流電機直接起動會產生一系列電氣和機械問題。

 

    電氣方面有：

 

    1、起動時可達5-7倍的額定電流，造成電動機繞組電流引起過溫，從而加速電機絕緣老化。

 

    2、造成供電網絡電壓波動大，當電壓≤0.85UN時，影響其他設備的正常使用。

 

    機械方面有：

 

    1、過大的起動轉矩產生機械沖擊，對被帶動的設備造成大的沖擊力，縮短使用壽命，影響精確度。如使聯軸器損壞、皮帶撕裂等。

 

    2、造成機械傳動部件的非正常磨損及沖擊，加速老化，縮短壽命。人們?yōu)榱私鉀Q以上問題，不斷的尋求解決起動問題的方法，例如采用自耦變壓器降壓起動、串聯電抗器、液體電阻器、磁控電抗器等起動方式。它們可設定起動時間、限流和各種保護值等。平滑的起動特性和免維護等使其具有傳統的起動方法無法比擬的優(yōu)越性。國內市場低壓380V軟起動主要是采用晶閘管降壓軟起動器，高壓軟起動主要采用傳統有級軟起動方法，近年來采用液體電阻軟起動器的比較多，也有部分采用進口公司如：ABB、SIEMENS、摩托托克、AB公司生產的晶閘管降壓軟起動器，但其價格昂貴。

 

    軟起動和傳統的起動方式均屬于降壓起動，軟起動的突出貢獻在于作為降壓器件是可以平滑無級改變的，這樣的好處是：降低起動電流，減小電網壓降，縮短起動時間，降低機械沖擊。對電機、電網和負載都有好處。

 

    三、軟起動的分類

 

    軟起動可分為有級和無級兩類，前者的調節(jié)是分檔的；后者的調節(jié)是連續(xù)的。傳統的軟起動均是有級的，如星/角變換軟起動，自耦變壓器軟起動，電抗器軟起動等等。本文關心的是無級類的：磁控軟起動、液阻軟起動和晶閘管軟起動等。

 

    四、變頻軟起動

 

    單純從這個角度來看，采用高壓變頻無疑是最理想，它可以將起動電流控制在額定電流以內，又能提供足夠的轉矩，但僅僅把高壓變頻作為起動裝置無疑是對資源的巨大浪費。

 

    五、液體電阻

 

    原理：利用伺服電機改變浸泡在導電液體（一般由Na2CO3和水配制）中極板的距離，使其電阻由大到小平滑無級減小。電機端電壓逐漸上升至全壓，實現電機軟起動。

 

    液體電阻的優(yōu)點是成本低，在軟起動過程中不產生高次諧波，能基本解決高壓電機的軟起動，但其缺點和優(yōu)點一樣明顯，主要表現在：

 

    1、高壓電動反電勢建立的速率和水電阻變化的速率很難吻合，從而造成了起動電流的斜率很大，嚴重時頂跳上級開關。

 

    2、環(huán)境溫度對起動性能的影響大。

 

    水電阻導電的實質是靠離子的移動，電阻大小由導電離子的多少決定，水電阻（含熱變電阻）均是由Na2CO3和水配制而成，任何化學無機物的溶解度均受外界溫度的影響，溫度越高溶解得越多，電阻率越小，溫度越低溶解越少，電阻率越高，這就是液態(tài)電阻為什么在夏天（溫度可高達40）起動電流大（有時高達5倍額定電流，簡直象直接啟動），而冬天（溫度最低為-20）起動困難，嚴重時需要重新配液方可解決，加上水的蒸發(fā)和補充及其它導電離子進入液阻箱，均會引起液體電阻的改變。

 

    3、對環(huán)境的要求高，液阻軟起動裝置不適合于置放在易結冰的現場。

 

    4、液阻箱容積大，其根源在于阻性限流，減少容積引起溫升加大，一次性起動后電解液通常會有10℃-30℃的溫升，使軟起動的重復性差。

 

    5、控制功能低下，起動時間、停止時間、初始電壓、限壓范圍等主要控制參數均不能方便的調節(jié)，移動極板需要有一套伺服機構，它的移動速度較慢，難以實現起動方式的多樣化。保護功能不全，無自檢、過載保護、電流不平衡、斷相等保護。

 

    6、維護困難。須經常維護，須經常加液體以保持液位。在高壓回路里加水作業(yè)有很大危險性。電極板長期浸泡于電解液中，表面會有一定的銹蝕，需要作表面處理。

 

    7、安全性差。這是該裝置最大的隱患，一旦維護不及時，至液阻位過低，起動時有引起裝置爆炸的危險，爆炸后引起高壓接地，給人員設備帶來災難性的后果。在起動時有噪聲及電動力致使震動，特別是在極板運行中易造成導電水飛測，安全性差。在高壓起動回路中，用傳動電機及傳動機構控制極板運行，一旦控制失靈，后果比較嚴重。

 

    七、熱變電阻

 

    原理：利用液體的負溫度特性來改變電阻，所謂負溫度特性，即溫度越高，阻值越小，反之亦然。在起動過程中，起動電流加熱液體，溫度升高，阻值減小。但是，其可行性大可質疑；大的限流器件不具備限流能力易控性，裝置對使用環(huán)境溫度要求度高，軟起動重復性差。因為熱變電阻軟起動裝置具有“原理”決定的、與生俱來的幾個內在特點：

 

    1、電極無需動，因而減免了移動電極的伺服機構，減免了伺服機構可能帶來的不安全。但是，需要采取防范蒸汽散發(fā)的措施。

 

    2、無法進行實時控制，更談不上“閉環(huán)控制”。

 

    3、根據一次軟起動的質量對裝置進行下次再調整的余地不大?？赡艿恼{整僅僅是：極間距離，電解質濃度，液面高度。并且調整幅度相當有限。

 

    4、具有一切液態(tài)軟起動裝置的共性，如發(fā)熱量大、體積大，不能作到免維護。

 

    5、對環(huán)境尤其是溫度變化的耐受能力較差，難于保證不同環(huán)境溫度下軟起動性能的一致性。

 

    6、軟起動功能單一，使適用范圍受到一定的限制；不能實現軟停止，不能實現帶電流突跳的軟起動。

 

    優(yōu)點：與液阻相比，熱變電阻去掉了伺服系統，只有三大桶水，因此它的結構更簡單，成本更低，但缺點也更加突出。

 

    熱變電阻除了繼承水阻全部缺點外，有三點對它來說是致命的：

 

    1、熱變電阻為保溫，必須把水箱封閉，且采用兩層水箱，層與層之間注入變壓器油隔離，液體在有限空間內加熱，極易發(fā)生爆炸，廣西柳州鋼鐵公司發(fā)生過兩次熱變爆炸事故，整個柳鋼停電一個多小時，現在這些熱變電阻的老用戶已到了談熱變而色變的地步。

 

    2、熱變電阻的整個起動過程是不可控制的，更不可預測，當按下起動按鈕，一切均不以人的意志為轉移了。

 

    3、相比于液阻，環(huán)境溫度對起動性能的影響更加嚴重。

 

    八、晶閘管軟起動

 

    原理：利用晶閘管導通角的開通來實現軟起動。

 

    特點：通過SCR器件的串連走向高壓，為此，需提高SCR器件的耐壓等級和開關速度，改進觸發(fā)與關斷的同時性。晶閘管軟起動本身更適合于低壓領域。

 

    缺點：

 

    1、諧波大，強迫換相，產生大功率脈沖。

 

    2、均壓均流技術復雜，成本高，風險大。

 

    3、由于串并聯大量的晶閘管，所以故障點多，維修復雜，檢修很頻繁。

 

    4、過載需加大額定電流倍率。

 

    九、磁控軟起動

 

    磁控是針對水阻和熱變電阻不可克服的缺點而出現的最新換代產品，其原理是：

 

    它是利用飽和電抗器的原理，在高導磁的閉合回路中，通過直流勵磁平滑改變電抗器的電抗值，使電抗器兩端電壓由大到小平滑改變，從而完成電機平穩(wěn)的起動過程。

 

    磁控軟起動的突出特點：

 

    1、它的核心部件是自然冷卻，其結構類同于干式變壓器，不存在漏油、換油等維護方面的問題。

 

    2、不存在電壓等級之間的電的聯系，安全性可靠性較好。

 

    3、磁控軟起動器安裝方便，在大功率高等級存在節(jié)約基建投資，減少纜線敷設引起的財力和人力的浪費。

 

    4、磁控軟起動器高次諧波較小，對供電電網的質量有利。

 

    5、控制速度與電機起動同步，在電力系統中，需要快，則必須快（如補償系統慢會造成事故）。電動機起動是一個慢過程，原因是電機的大飛輪慣性所致。而電機軟起動對于控制速度沒有過高的要求，0.1s量級與電機起動速度吻合。

 

    6、初始電流在電機起動過程中，零初始電流意味著加速轉矩的喪失，意味著電動機的堵轉和軟起動的延誤。

 

    7、體積小，受環(huán)境溫度影響小，免維護，安全可靠，易控制。

 

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