软启动技术在大型感应电动机中的应用

2022-09-12

兰州石化公司年产60万吨乙烯改扩建工程中新建空压站上了一台3600k W空压机电动机, 接入110k V乙烯变电站6k V供电系统中, 而此电机在全压启动状态下运行启动电流比较大, 这样将在输配电线路、电力变压器、电抗器等电器元件上产生较大的电压损失, 从而造成供电系统母线电压的降低, 对系统构成冲击。如果系统电压降低较多, 且持续时间较长、又会使系统中的其它电动机在此过程中转速降低, 工作电流增大, 引起系统电压进一步降低, 破坏供电系统的安全可靠运行。严重情况下将造成电网电压大范围波动, 同时影响现有电力系统所带的其他用户负荷。

1 三相晶闸管电子软启动原理

三相晶闸管电子软启动近年来在大容量电动机启动中应用较为广泛, 其启动过程平稳, 冲击电流小, 谐波含量小, 转矩冲击小, 价格相对较低, 且技术成熟。作为一种控制技术先进, 启动性能优越, 可靠性能高, 价格适中的装置, 被选用为大乙烯空压站空压机组电动机 (3600k W) 的软启动器, 该项技术的运用, 从根本上解决了空压机电机启动电流大, 系统电压波动大、转矩冲击大等问题, 与其它启动方式相比, 节约了设备投资。

三相晶闸管调压软启动器采用反并联接线的晶闸管、接在电动机的三相绕组上, 在电动机启动过程中通过控制晶闸管导通角的大小, 使电动机的启动电流可根据工作要求设定的规律变化。这样, 电动机的启动电流大小、启动方式均可以任意调节和选择, 可使电动机根据继电器保护特性而处于最佳的启动过程。

三相晶闸管调压软启动的工作原理, 如图1所示。

三组反并联晶闸管组成三相晶闸管调压软启动器主电路在电动机启动过程中通过控制电路控制晶闸管导通角a的大小, 使电动机的启动电流可根据工作要求设定的规律变化。这样, 电动机的启动电流大小、启动方式均可以任意调整和选择可使电动机根据继电保护特性而处于最佳启动过程, 同时还可以减小启动功率的损耗。例如恒流软启动器, 它在启动过程中控制电动机的外施电压使电动机的启动电流以一定的变化率平稳地上升至设定值并保持至启动结束这种软启动过程中的启动时间, 启动电流的变化率和启动时最大恒定电流值均可任意调整与设定。

2 晶闸管软启动方式

2.1 斜坡恒流软启动

斜坡恒流软启动的启动电流逐步平稳增加, 启动转矩由小逐渐增大 (如图2) 。斜坡恒流软启动一般适用于轻载或空载的启动, 也适用于启动转矩随着转速的增大而增大的设备, 如车床、冲床、风机及水泵等。

2.2 阶跃恒流软启动

对于一些要求启动转矩较大的设备如采用斜坡启动就不能正常地进行启动, 采用阶跃恒流软启动方式, 刚启动的瞬间将电动机的启动电流直接增大至所设定的启动电流值I、并保持该电路直至启动完毕, 如图3所示。

这种启动方式在启动瞬间的启动转矩较大, 适用于较大负载的启动, 如一些带负载启动的设备。该启动方式即为乙烯装置空压机电机采用的启动方式。

2.3 脉冲恒流软启动

该方式是所介绍的启动方式中启动转矩最大的一种, 启动初始阶段有一个较大的启动冲击电流, 大于设定的恒流启动值I, 从而产生较大的冲击矩去克服较大的静摩擦转矩, 使设备能够启动, 然后即进入恒流启动阶段直至启动完毕如图4所示。脉冲恒流软启动方式的启动冲击转矩大, 适用于重载启动, 如皮带输送机、破碎机的带载启动等。

3 应用

首先, 软启动器安装到位后, 经过对其系统参数 (启动电流倍数设定为4倍, 最长启动时间设定为30s, 每小时启动次数等) 的设定;接着, 通过对其设定参数的整定, 使用一台380V55k W电动机, 使软启动器带动55k W电机做启动试验, 并获得成功;然后, 经过详细检查及确认, 将软启动器接入6k V供电系统中, 带空压机组电动机进行空载试车, 启动时间为7s, 启动电流为85A;最后, 空压机组接入公用工程系统后, 电动机带负荷试车, 启动时间为26s, 启动电流为398A, 启动过程平稳, 对电网没有造成任何冲击, 软启动器进行了正常切换, 电机运转正常。