開關(guān)變壓器軟起動裝置在燕山石化壓縮機上的應(yīng)用

劉海鳳

摘要：大型高壓電動機的軟起動越來越受到企業(yè)的重視，而傳統(tǒng)的降壓起動方式存在著很多不足及弊端，影響了高壓電機的起動進而導致電機無法正常運行。本文中介紹的開關(guān)變壓器技術(shù)和基于該技術(shù)的高壓電動機軟起動裝置可有效解決此問題，實現(xiàn)真正意義上的軟起動。

關(guān)鍵詞：開關(guān)變壓器;軟起動;高壓電動機;可控硅

1 開關(guān)變壓器技術(shù)

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

1.1 改進

1）可靠性

開關(guān)變壓器式高壓電動機軟起動裝置用開關(guān)變壓器（TK）的高壓繞組來代替可控硅串，而把可控硅放在開關(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)方式的動態(tài)均壓問題，可靠性大大提高。

2）諧波

由于開關(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)點包括

電壓電流可全范圍調(diào)節(jié);時間常數(shù)小、反應(yīng)迅速;可輸出任意波形;可構(gòu)成閉環(huán)控制;電動機功率增加時只要增加功率器件的容量;開關(guān)變壓器工作于開關(guān)狀態(tài)，起動過程中開關(guān)變壓器損耗很小，開通時只有銅損，隔斷時只有鐵損，可連續(xù)起動，可一拖多;由于是純調(diào)壓軟起動裝置，故一拖多時電機的容量可以相差很遠。這些優(yōu)點使開關(guān)變壓器式高壓電動機軟起動裝置成為當前性價比最高的電動機軟起動裝置。

1.2 調(diào)壓原理

可控硅SCR未導通時，加上電源電壓U，開關(guān)變壓器TK原邊和電機M上得到電壓，由于TK的空載電流遠小于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TK副邊也得到電壓U2，波形為正弦波。

當在SCR控制極施加觸發(fā)電壓時，SCR導通，如從α角處導通，則U2立即降低，U2電壓如圖1中實線所示，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。當增大控制角α時，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【3】。

1.3 軟起動過程

主電路如圖3所示：K1為運行柜，它與電動機M構(gòu)成正常工作時的運行系統(tǒng);K2為起動柜，它與開關(guān)變壓器TK構(gòu)成起動回路。當合上K2時，電動機開始起動，給SCR加上觸發(fā)電壓信號，即可實現(xiàn)相控調(diào)壓軟起動過程;起動結(jié)束后，合上K1、斷開K2，電動機即轉(zhuǎn)入運行狀態(tài)。

軟起動過程中，不同時段的電流值由程序給定，主電路中的實時電流由采樣單元采集，PLC比較、計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各時段電流的保持時間和大小，即可得到各種不同的起動電流曲線。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。當電動機功率改變時，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

燕山石化化工八廠DJRQ03-3150-1一拖一電機軟起動裝置，此設(shè)備由哈爾濱帕特爾科技股份有限公司生產(chǎn)，2010年投運的設(shè)備，現(xiàn)已經(jīng)運行11年，起動效果良好。系統(tǒng)圖如圖4。

電機為佳木斯電機股份有限公司，額定功率3150kW，額定電壓6kV，額定電流364.4A。

壓縮機為沈陽透平機械股份有限公司，離心式壓縮機。

起動電流1094安，為額定電流的3倍，起動時間33秒，起動電流曲線如圖5。

此套軟起動裝置現(xiàn)已運行10余年，起動電流、起動時間完全一致，驗證了開關(guān)變壓器式高壓電機軟起動裝置的優(yōu)良起動性能，保證了高壓電機起動的穩(wěn)定性，獲得了現(xiàn)場人員的好評。

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關(guān)變壓器式高壓電動機軟起動裝置，與國外同類產(chǎn)品相比，性價比高、可靠性高、使用方便等顯著優(yōu)勢。

實踐所證明是一種可靠、性能優(yōu)異的、高性價比的軟起動裝置。為電機起動領(lǐng)域提供了一種最佳選擇。

參考文獻

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

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