高壓固態(tài)軟起動(dòng)器的應(yīng)用實(shí)例

喬治

摘要：煤礦機(jī)械輸送裝備具有電壓高、功率大的特點(diǎn)，當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)行試車試驗(yàn)時(shí)，即使是空載也會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。為此，本文介紹使用高壓電動(dòng)機(jī)固態(tài)軟起動(dòng)裝置應(yīng)用于試車試驗(yàn)的改造實(shí)例，通過(guò)改變電機(jī)的起動(dòng)方式，能夠有效地避免因電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流過(guò)大給電網(wǎng)造成的有害沖擊，能夠在有限的電網(wǎng)容量下正常使用大功率電機(jī)，并節(jié)約維護(hù)成本、延長(zhǎng)其使用壽命。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械輸送裝備；電網(wǎng)沖擊；高壓固態(tài)軟起動(dòng)；應(yīng)用改造實(shí)例

正文：

一、應(yīng)用背景：

煤礦機(jī)械輸送設(shè)備出廠前需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，其中需要對(duì)頻率為50Hz，3.3kV和10kV兩種額定電壓等級(jí)的礦用隔爆型三相鼠籠異步機(jī)進(jìn)行起動(dòng)、停車實(shí)驗(yàn)，原有的試驗(yàn)設(shè)備是直接控制電動(dòng)機(jī)的啟停、正反轉(zhuǎn)，及點(diǎn)動(dòng)，僅進(jìn)行必要的失壓、過(guò)壓、短路、過(guò)載等綜合保護(hù)。

伴隨著煤礦機(jī)械輸送設(shè)備的發(fā)展，電機(jī)的功率逐步加大，根據(jù)理論公式：Ist/IN≤3/4+S/4P（Ist—電機(jī)全壓起動(dòng)，電流IN—電機(jī)額定電流，S—電源變壓器容量，P—電機(jī)功率）可判斷電源已不能滿足電機(jī)直接啟動(dòng)，在電網(wǎng)容量有限的情況下，進(jìn)行擴(kuò)容成本高，因此為了在有限的電網(wǎng)容量下避免電網(wǎng)的沖擊，對(duì)原有的試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行改造，改變電機(jī)的起動(dòng)方式。通過(guò)改造，可以使電機(jī)實(shí)現(xiàn)平滑漸進(jìn)的起動(dòng)和減速停車過(guò)程；可以有效的避免試車過(guò)程中對(duì)物料和設(shè)備沖擊造成的損傷；可以降低電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，避免電源中電壓降和電壓驟降，保證大功率電機(jī)在有限的電網(wǎng)容量中正常進(jìn)行試車試驗(yàn)。

二、技術(shù)方案：

1、幾種起動(dòng)方式的對(duì)比：

經(jīng)過(guò)對(duì)比，結(jié)合公司電網(wǎng)的情況和經(jīng)濟(jì)合理性分析，應(yīng)采用晶閘管高壓固態(tài)軟啟動(dòng)裝置。

2、高壓固態(tài)軟啟動(dòng)的原理：

高壓固態(tài)軟起動(dòng)裝置主要適用于10kV及以下異步、同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止的控制與保護(hù)，具有過(guò)載、缺相、起動(dòng)峰值過(guò)流等故障保護(hù)功能。它用高質(zhì)量晶閘管串聯(lián)在三相交流相電壓與三相交流異步（及同步）電動(dòng)機(jī)輸入端之間，通過(guò)同時(shí)調(diào)節(jié)獨(dú)立的三個(gè)反并聯(lián)晶閘管閥組件的延時(shí)導(dǎo)通電角度從而改變電機(jī)的輸入電壓幅值，無(wú)級(jí)控制輸出電壓，使電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)地起動(dòng)和停止，也即是說(shuō)改變了三相輸入交流電流的有效值而達(dá)到恒流起動(dòng)或者按一定斜率變化曲線起動(dòng)或停車的目的。

高壓固態(tài)軟起動(dòng)裝置有軟起動(dòng)和直起兩種方式，直起方式作為備用方式，通過(guò)三相旁路接觸器進(jìn)行切換，一般情況下使用軟啟動(dòng)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定工作轉(zhuǎn)速時(shí)后，旁路接觸器自動(dòng)吸合，電動(dòng)機(jī)投入電網(wǎng)運(yùn)行；當(dāng)軟啟動(dòng)柜出現(xiàn)原件損壞等不能復(fù)位的故障時(shí)，可通過(guò) “直起/軟起”旋鈕使旁路接觸器吸合，僅使用直起動(dòng)方式。

三、改造方案：

1、3.3kV試車試驗(yàn)臺(tái)軟啟動(dòng)改造

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間合理性和經(jīng)濟(jì)性分析，3.3kV試車試驗(yàn)臺(tái)需要購(gòu)置三臺(tái)高壓固態(tài)軟啟動(dòng)柜和一臺(tái)計(jì)量柜，三臺(tái)高壓固態(tài)軟啟動(dòng)柜分別用于電機(jī)的起停及正反轉(zhuǎn)控制。高壓固態(tài)軟啟動(dòng)柜采用一拖一的運(yùn)行方式，每臺(tái)均可以獨(dú)立操作控制。

2、10kV試車試驗(yàn)臺(tái)軟啟動(dòng)改造

廠區(qū)供電為6kV，因此10kV試車臺(tái)需要增設(shè)一臺(tái)升壓變壓器將6kV變?yōu)?0kV，變壓器二次側(cè)經(jīng)過(guò)隔離開(kāi)關(guān)后連接軟啟動(dòng)開(kāi)關(guān)柜一臺(tái)、控制柜一臺(tái)和計(jì)量柜一臺(tái)。

3、試車臺(tái)改造的技術(shù)要求

①參數(shù)要求：3.3kV試車臺(tái)控制電機(jī)額定功率1250kW，額定頻率50Hz；10kV試車臺(tái)控制電機(jī)功率1500kW，額定頻率50Hz；

②保護(hù)功能要求：應(yīng)具有過(guò)流、欠流保護(hù)，缺相保護(hù)，相序保護(hù)，過(guò)壓、欠壓保護(hù)，可控硅短路保護(hù)，零序保護(hù)，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)超時(shí)保護(hù)，起動(dòng)過(guò)頻保護(hù)，三相電流不平衡保護(hù)，電機(jī)過(guò)載保護(hù)，可控硅溫度保護(hù)，旁路接觸器故障保護(hù)，外部故障輸入，以及門禁連鎖保護(hù)。

③控制功能要求：應(yīng)采用數(shù)字信號(hào)處理和系統(tǒng)集成技術(shù)保障性能可靠、穩(wěn)定；具備RS485通訊接口，可以與上位PC機(jī)通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)遙控及遙信等功能；負(fù)反饋功能采用動(dòng)態(tài)的模糊控制理念，可根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小、自動(dòng)調(diào)整電機(jī)的起動(dòng)時(shí)間與電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，解決了人為設(shè)定起動(dòng)曲線與負(fù)載轉(zhuǎn)矩曲線不匹配的問(wèn)題。

④測(cè)量系統(tǒng)要求：需要時(shí)投入，其他時(shí)間可旁路或脫開(kāi)；電壓、電流互感器精度應(yīng)≥0.2級(jí)；測(cè)量系統(tǒng)投入時(shí)默認(rèn)為系統(tǒng)額定最大電流檔投入，之后可切換到另一檔，兩個(gè)檔位可自由切換，并不影響總系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4、方案圖：

四、結(jié)語(yǔ)：

通過(guò)改造，經(jīng)過(guò)使用驗(yàn)證，煤礦機(jī)械輸送設(shè)備試車試驗(yàn)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)平滑起動(dòng)和停止，可以有效地避免因電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流過(guò)大給電網(wǎng)帶來(lái)的有害沖擊，達(dá)到了預(yù)期的改造效果。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：寧夏天地重型裝備科技有限公司）