常用高压电机软启动方式的选择

对于高压电机，特别是大容量高压电动机，首要问题就是电机的启动，及电机启动方式的选择，电机启动方式有好几种，在这里介绍几种目前最常用的几种启动方式，供大家参考，以便能够做出更好的选择：

常用高压电机启动方式

直接启动

直接启动就是在全电压条件下直接启动电机。如果电网条件允许, 可以采用直接启动。但在实际生产过程中往往由于电网容量有限, 很少采用直接启动。由于采用直接启动时, 启动电流大, 使电压下降幅度较大, 对于供电系统有较大的冲击, 如果压降超过一定值, 有可能导致上级变电所跳闸。故在实际运行中很少采用这种直接启动方法。

串联电抗器启动

串联电抗器启动就是在电机启动的时候串入电抗器, 以限制和降低电机启动时的启动电流及电网压降, 当电机运行稳定且电流达到一定值时, 切除电抗器变为电机直接启动模式。由于启动过程中电机端的电压也下降, 容易导致启动转矩不够, 在启动过程中还会出现一个二次冲击的过程。

自藕变压器启动

自藕变压器启动就是在电机启动的时候, 通过可选择的自藕变压器的中间插头进行降压启动, 当电机运行稳定或电流达到一定值时, 切除自藕变压器, 进入正常运行方式。自藕变压器在启动过程中的启动电流相对较小, 但有一个二次冲击, 对电网和电机等设备都有一定的冲击。

变电阻软启动

变电阻软启动包括热变电阻启动和液阻启动,主要通过在回路中串入可变的液态电阻来分担部分压降。随着启动时间的推移, 可变电阻上的压降减少, 最终使高压电机顺利启动。变电阻启动方式在启动过程中的启动特性较好, 但不适宜频繁启动。

磁控软启动

磁控软启动就是通过调节可控硅的导通角来调节电抗器磁通量的改变, 从而改变电机端的电压大小, 达到电机较为平稳启动的目的。但技术不够成熟, 目前应用也不是很广泛。

变频软启动

变频软启动就是利用可控硅元件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电源, 主要采用“交—直—交”方式(VVVF 变频或矢量控制变频、直接转矩控制变频) , 先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源, 然后再把直流电源递变转换成频率、电压均可控制的交流电源, 供给电机, 来达到平稳启动的目的。现在, 矩阵交交变频也在发展中。变频软启动与其他启动方式相比具有很大的优越性, 随着技术的发展, 是最具有发展前景的高压电机启动方式。

在此对自藕变压器、极板可移动式水电阻和热变电阻式水电阻3 种不同的启动方式优缺点进行比较和分析, 供参考。

对这3 种启动方式的基本优缺点进行分析:

(1) 自藕变压器启动方式的主要优点在于后期不需要维护, 而且容量可以设计得很大, 在国外也被广泛使用, 并且占地面积也相对较小, 需要的土建投资成本比较低, 但设备本身的投资成本相对较高; 缺点就是自藕变压器只有3 个端头, 端电压可调节范围有限, 启动时产生的一个二次冲击会对电网和设备造成冲击。

(2) 相对来说, 极板可移动式水电阻启动方式启动的初始电流要小, 由于极板的移动是靠小变频器和伺服电机拖动, 极板的可靠性从理论上讲, 比热变电阻式的固定极板低; 极板可移动式水电阻启动的优点是电阻值可调, 可在现场随时调整启动阻值, 来达到调节电机端电压及母线电压的目的, 启动完成时无二次冲击。

(3) 热变电阻式水电阻启动方式在启动过程中电流波动比较小, 电压下降幅度也属于正常范围,其他数据(如电流、启动时间、电流倍数) 也基本与极板可移动式水电阻启动方式相同。热变电阻式水电阻启动方式的优点也是电阻值可调, 虽与极板可移动式水电阻调节阻值相比, 较烦琐(现在热变电阻也已经出现了在启动前可以调整极板, 在启动过程中极板不动的改进型热变电阻式水电阻) , 但由于极板在启动过程中不变化, 所以安全性优于极板可移动式的水电阻。启动完成时无二次冲击。

(4) 极板可移动式水电阻和热变电阻式水电阻启动方式的共同缺点, 是每次启动后液体温度上升较大, 不能在短时间内多次启动。启动容量设计得不大, 目前还只是在功率为18000kW 以下的电机上应用, 主要还是集中在功率为12000kW 以下的电机。占地面积很大, 土建投资成本相对较高, 后期需要进行维护。

电机软启动方式选择中应注意的问题

在选择大型电机常用的降压启动方式时候, 要结合电网条件、启动设备的价格、占地面积和土建投资等各方面综合考虑。如果是特大型电机和比较注重启动装置的后期免维护性, 那就选择自藕变压器启动方式; 在场地面积小、配电房面积有限的情况下, 也建议采用自藕变压器启动方式。在场地条件允许的情况下, 要考虑土建投资和设备投资的性价比, 选择性价比最高的启动方式。如果需要电机端的电压可调节范围比较大, 建议采用水电阻启动方式, 至于是采用极板可移动式还是热变电阻式,可根据电控操作人员的操作习惯来选择。