星石泊泵站同步電動機(jī)軟起動設(shè)計(jì)及應(yīng)用

魏 艦 ，王海龍 ，張向陽

（1.山東省膠東調(diào)水工程昌邑管理站，山東 昌邑 261300；2.濰坊市水利建筑設(shè)計(jì)研究院，山東 濰坊 261031）

星石泊泵站為山東省膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程新建7級泵站中的最后一級泵站，上接高疃泵站壓力管道，下接壓力管道至臥龍隧洞。本文主要針對星石泊泵站所采用1 700 kW同步電動機(jī)（型號為TD1700-8/1430）研究軟起動裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。因?yàn)殡姍C(jī)功率較大，如果全壓起動，起動電流將達(dá)到電機(jī)全載工作電流的800%以上，巨大的起動電流會對電網(wǎng)產(chǎn)生影響，使電網(wǎng)電壓瞬間下降，影響其他負(fù)載的正常運(yùn)行。同時(shí)，全壓起動對機(jī)械系統(tǒng)如電機(jī)軸、水泵軸也會產(chǎn)生沖擊，使機(jī)械磨損加劇。所以，必須考慮采用軟起設(shè)備才能保證電機(jī)的平滑起動。

1 高壓干式調(diào)壓軟起動裝置的特點(diǎn)

星石泊泵站采用RYZQ系列高壓干式調(diào)壓軟起動裝置，其原理是串電抗器降壓起動，可以替代固態(tài)高壓軟起動裝置和液阻高壓軟起動裝置，并解決了其不足之處。

1.1 優(yōu)點(diǎn)

1）不干擾工頻電網(wǎng)的正弦波，對電網(wǎng)不會產(chǎn)生諧波污染。起動電流從0.8Ie起，平穩(wěn)升至整定值止，最大可達(dá)5.5Ie，可實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍廣，無諧波污染，延長電機(jī)的使用壽命，降低對電網(wǎng)的沖擊。

2）受環(huán)境與地理位置的影響低。使用溫度范圍在-30～+50℃，對空氣濕度要求也不高。

3）采用整體化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，安裝維護(hù)容易。裝置中包括旁路接觸器和網(wǎng)側(cè)接觸器，成本低。通過改變電感感抗調(diào)壓，有功功率無消耗，節(jié)能效果明顯，投入使用后無需其他維護(hù)，維護(hù)費(fèi)用低。

4）操作簡單，運(yùn)行安全，使用壽命長，過載能力強(qiáng)。

1.2 缺點(diǎn)

在高壓電動機(jī)的起動回路中串聯(lián)可調(diào)電感線圈，可以對電動機(jī)起動電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是因?yàn)殡妱訖C(jī)起動時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與電動機(jī)定子上所加電壓的平方是正比關(guān)系，故電感線圈的電感值不能太大，必須由廠家按照電機(jī)功率選擇，在留有一定余量的前提下，使電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，否則易導(dǎo)致電動機(jī)起動失敗。另外，在電感線圈切除時(shí)仍然存在二次電流沖擊，電動機(jī)綜合測控保護(hù)裝置參數(shù)設(shè)定時(shí)，要避開軟起退出的時(shí)間，防止電動機(jī)綜合測控保護(hù)裝置誤報(bào)。

2 設(shè)備啟用前測試

1）測試條件為軟起動裝置未與高壓連接時(shí)所做的邏輯操作實(shí)驗(yàn)。

2）接通調(diào)壓驅(qū)動電源和控制操作電源，通過測試臺在電壓互感器的二次側(cè)加入100 V電源，測試過電壓和欠電壓保護(hù)動作。

3）在主回路中通過測試臺加入低壓電源和負(fù)載，調(diào)節(jié)電流，測試過電流和速斷保護(hù)工作。

4）零序漏電也是通過低壓漏電測試保護(hù)動作。

5）模擬操作關(guān)門、合閘、試驗(yàn)聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)的可靠性。

3 電動機(jī)起動特性曲線

3.1 起動電流特性圖

調(diào)整電流為100%～300%額定電流Ie，假如調(diào)整電流設(shè)置的太高，會使母線吸取電流過大，導(dǎo)致電機(jī)起動太快；假如調(diào)整電流設(shè)置太低，會阻止電動機(jī)完成達(dá)到全速的起動過程，導(dǎo)致起動失敗。通常此設(shè)置就為足夠大的數(shù)值，以防停車。起動電流特性如圖1所示，①是全壓起動電流的特性曲線，②是軟起動電流的特性曲線。

圖1 起動電流特性圖

3.2 起動電壓特性圖

設(shè)計(jì)起動初始電壓為40%額定電壓Ue。則起動初始電流為80%額定電流Ie左右。調(diào)壓運(yùn)行后，起動電流發(fā)生變化，依據(jù)起動電流的信息反饋，自動調(diào)節(jié)起動電壓增至所需的最大值。起動電壓特性如圖2所示，①是全壓起動時(shí)的電壓曲線，②是投入軟起動裝置后的起動電壓曲線。

圖2 起動電壓特性圖

4 設(shè)備安裝與調(diào)試

4.1 設(shè)備安裝

將此設(shè)備安裝在高壓開關(guān)柜斷路器下面的預(yù)留空槽內(nèi)，底部是電纜溝，出線從電纜溝用高壓電纜引出，進(jìn)線用高壓電纜經(jīng)電纜溝在柜內(nèi)從底部穿過，接入相應(yīng)位置。操作電源及調(diào)壓驅(qū)動電源盒柜內(nèi)照明電源，用低壓電纜從高壓柜頂部母線排或相應(yīng)接線端子引入。設(shè)備必須固定牢固，外殼必須可靠接地。

4.2 設(shè)備調(diào)試

仔細(xì)檢查、核對確認(rèn)接線無誤后，分開電源開關(guān)小型斷路器，再將低壓電源送電。調(diào)試時(shí)，首先檢查調(diào)壓驅(qū)動電動機(jī)的運(yùn)行方向，先將可調(diào)軟起動裝置的動鐵芯用手旋出，使其處于中間位置，合上電源開關(guān)小型斷路器，此時(shí)調(diào)壓驅(qū)動電動機(jī)即開始運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察其運(yùn)轉(zhuǎn)方向及相序繼電器本體上的工作指示燈，此時(shí)應(yīng)該是指示燈亮，鐵芯向復(fù)位方向運(yùn)行。否則，應(yīng)立即斷開電源開關(guān)小型斷路器，更改進(jìn)線順序，再次調(diào)試即可。

星石泊泵站同步電動機(jī)采用綜合保護(hù)器，所以在投入軟起設(shè)備前，應(yīng)該按說明書，根據(jù)被控電機(jī)參數(shù)及軟起動器投入退出時(shí)間輸入各種保護(hù)數(shù)據(jù)。

試車前，先將10 kV斷路器手車搖至試驗(yàn)位置試車；無異常后將10 kV斷路器手車搖至工作位置，分開被控電動機(jī)拖動的水泵試車；無異常后，再試帶負(fù)載起動。

調(diào)試合閘操作的順序是：關(guān)好高壓室手車門→合真空斷路器→軟起投入運(yùn)行→合真空斷路器，電機(jī)全壓運(yùn)行→軟起退出復(fù)位。

調(diào)試分閘操作的順序是：分真空斷路器→電動機(jī)停機(jī)。

5 結(jié)語

目前有多種軟起動裝置可以實(shí)現(xiàn)電動機(jī)軟起動，但不同的軟起裝置有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。經(jīng)過一段時(shí)間的投入運(yùn)行，在星石泊泵站投入使用RYZQ系列高壓干式調(diào)壓軟起動裝置具有良好的起動性能，對電網(wǎng)無諧波污染，價(jià)格較低，維護(hù)方便，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。