開(kāi)關(guān)變壓器軟起動(dòng)裝置的應(yīng)用及一拖二改造

韓博 趙福東 閆長(zhǎng)發(fā)

摘 要：大型高壓電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)越來(lái)越受到企業(yè)的重視，而傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)方式存在著很多不足及弊端，影響了高壓電機(jī)的起動(dòng)進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。本文中介紹的開(kāi)關(guān)變壓器技術(shù)和基于該技術(shù)的高壓電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)裝置可有效解決此問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)真正意義上的軟起動(dòng)過(guò)程，其獨(dú)有的一拖多技術(shù)更加為企業(yè)節(jié)省投入。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)變壓器;軟起動(dòng);一拖多;高壓電動(dòng)機(jī);可控硅

中圖分類(lèi)號(hào)：TM306? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 開(kāi)關(guān)變壓器技術(shù)

開(kāi)關(guān)變壓器式高壓電機(jī)軟起動(dòng)裝置的基本原理和可控硅串聯(lián)式軟起動(dòng)裝置相同，都是相控調(diào)壓控制。但開(kāi)關(guān)變壓器式高壓電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)裝置有如下方面的改進(jìn)。

1.1 改進(jìn)

1）可靠性

開(kāi)關(guān)變壓器式高壓電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)裝置用開(kāi)關(guān)變壓器（TK）的高壓繞組來(lái)代替可控硅串，而把可控硅放在開(kāi)關(guān)變壓器的低壓側(cè)，如圖3所示，可控硅不用串聯(lián)，因而解決了可控硅串聯(lián)方式的動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)栴}，可靠性大大提高。

2）諧波

由于開(kāi)關(guān)變壓器漏抗和線路的分布電容，可宏觀形成一定大小的LC濾波器，濾除一定量的入網(wǎng)諧波，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，加到電源上的諧波大大減少。

3）其它優(yōu)點(diǎn)包括

電壓電流可全范圍調(diào)節(jié);時(shí)間常數(shù)小、反應(yīng)迅速;可輸出任意波形;可構(gòu)成閉環(huán)控制;電動(dòng)機(jī)功率增加時(shí)只要增加功率器件的容量;開(kāi)關(guān)變壓器工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，起動(dòng)過(guò)程中開(kāi)關(guān)變壓器損耗很小，開(kāi)通時(shí)只有銅損，隔斷時(shí)只有鐵損，可連續(xù)起動(dòng)，可一拖多;由于是純調(diào)壓軟起動(dòng)裝置，故一拖多時(shí)電機(jī)的容量可以相差很遠(yuǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)使開(kāi)關(guān)變壓器式高壓電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)裝置成為當(dāng)前性價(jià)比最高的電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)裝置。

1.2 調(diào)壓原理

可控硅SCR未導(dǎo)通時(shí)，加上電源電壓U，開(kāi)關(guān)變壓器TK原邊和電機(jī)M上得到電壓，由于TK的空載電流遠(yuǎn)小于M的空載電流（指額定值），故電壓絕大部分（95%以上）加在TK原邊，為電壓U1，此時(shí)TK副邊也得到電壓U2，波形為正弦波。

當(dāng)在SCR控制極施加觸發(fā)電壓時(shí)，SCR導(dǎo)通，如從α角處導(dǎo)通，則U2立即降低，U2電壓如圖1中實(shí)線所示，U1的波形也相同。

M上的電壓UD為外加電壓U減去U1，則M上的電壓波形，如圖2所示。當(dāng)增大控制角α?xí)r，則U2變小，U1變小，UD加大。反之亦然。連續(xù)調(diào)節(jié)α由大到小，則UD連續(xù)由小到大，完成調(diào)壓軟起動(dòng)【3】。

1.3 軟起動(dòng)過(guò)程

主電路如圖3所示：K1為運(yùn)行柜，它與電動(dòng)機(jī)M構(gòu)成正常工作時(shí)的運(yùn)行系統(tǒng);K2為起動(dòng)柜，它與開(kāi)關(guān)變壓器TK構(gòu)成起動(dòng)回路。當(dāng)合上K2時(shí)，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)，給SCR加上觸發(fā)電壓信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)相控調(diào)壓軟起動(dòng)過(guò)程;起動(dòng)結(jié)束后，合上K1、斷開(kāi)K2，電動(dòng)機(jī)即轉(zhuǎn)入運(yùn)行狀態(tài)。

軟起動(dòng)過(guò)程中，不同時(shí)段的電流值由程序給定，主電路中的實(shí)時(shí)電流由采樣單元采集，PLC比較、計(jì)算電流反饋值和給定值，根據(jù)差值調(diào)節(jié)觸發(fā)元件的輸入電壓，改變SCR的導(dǎo)通角，從而使主電路中的電流與給定值相等。修改控制程序中起動(dòng)各時(shí)段電流的保持時(shí)間和大小，即可得到各種不同的起動(dòng)電流曲線。如果從虛線處分離，右側(cè)為功率主環(huán)節(jié)，左側(cè)為控制回路。當(dāng)電動(dòng)機(jī)功率改變時(shí)，只需更換CT、SCR及TK即可，其控制回路不用更改。

2設(shè)備使用情況

本溪鋼鐵能源總廠DJRQ03-3300-1一拖一電機(jī)軟起動(dòng)裝置升級(jí)改造項(xiàng)目，此設(shè)備由哈爾濱帕特爾科技股份有限公司生產(chǎn)，2004年投運(yùn)的設(shè)備，現(xiàn)已經(jīng)運(yùn)行17年，起動(dòng)效果良好，在原起動(dòng)3300kW電機(jī)的基礎(chǔ)上，再起動(dòng)一臺(tái)1840kW電機(jī)，實(shí)現(xiàn)用原裝置實(shí)現(xiàn)一拖二起動(dòng)，經(jīng)過(guò)多次方案優(yōu)化，最終確定最佳方案進(jìn)行改造。最終確定改造系統(tǒng)圖如圖4。

我們憑借裝置的高可靠性，可以一拖多并且連續(xù)起動(dòng)的性能優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行相關(guān)改造，徹底解決了1840kw電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中頻繁燒毀的情況。

改造后開(kāi)關(guān)變壓器式高壓電機(jī)軟起動(dòng)裝置型號(hào)為：DJRQ03-3300-2，一拖二軟起動(dòng)裝置。

3300kW電機(jī)起動(dòng)電流630安，起動(dòng)時(shí)間50秒;1840kW電機(jī)起動(dòng)電流350安，起動(dòng)時(shí)間42秒;

此項(xiàng)目驗(yàn)證了開(kāi)關(guān)變壓器式高壓電機(jī)軟起動(dòng)裝置一拖多的優(yōu)良性能，達(dá)到了預(yù)期的目的，獲得了現(xiàn)場(chǎng)人員的好評(píng)。

3 總結(jié)

我單位應(yīng)用的哈爾濱帕特爾科技股份有限公司的開(kāi)關(guān)變壓器式高壓電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)裝置，與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比，性價(jià)比高、可靠性高、使用方便等顯著優(yōu)勢(shì)。

實(shí)踐所證明是一種可靠、性能優(yōu)異的、高性價(jià)比的軟起動(dòng)裝置。為電機(jī)起動(dòng)領(lǐng)域提供了一種最佳選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] 顧繩谷.電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)[M].第4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2] 王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)[M].第4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

（本鋼板材能源總廠，遼寧 本溪 117000）