排涝泵站电机启动方式的选择与探讨

张世发

在电力排涝泵站中，三相鼠笼式异步电动机应用较为广泛，仅有少数大功率的电动机采用同步电动机。三相笼式异步电动机结构简单、价格低廉，但它启动时会对电网造成较强干扰。尤其是大功率电动机的重载启动，可能对其他电气设备构成严重威胁。因此，对于一个泵站而言，选择一种合适的机组启动方式也成为工程设计者所关心的重要问题。本文着重对排涝泵站常用的低压三相鼠笼式异步电动机启动方式的选择进行探讨。

1.电动机的启动方式

1.1全压启动

全压启动是最简单启动方式，它是将电动机的定子绕组直接接入额定电压启动，因此也称为直接启动。全压启动的启动电流大，鼠笼式异步电动机的启动电流一般为额定电流的4～7倍，启动转矩为额定转矩1.2～2.0倍。全压启动具有启动转矩大、启动时间短、启动设备简单、操作方便、易于维护、投资省和设备故障率低等优点。

采用全压启动，如果电动机的功率较大，电动机的启动电流将会引起配电系统的电压显著下降，导致其他设备低电压保护跳闸，或其他电机因驱动转矩下降而堵转。要保证电网电压正常工作，往往要加大配电变压器的容量。对于中小型泵站的电机，允许直接启动的最大容量，一般不宜超过变压器容量的35%。这样一方面造成设备投资的增加；另一方面增加了变压器铜损和铁损，造成不必要能源损耗，电费增加。

1.2降压启动

1.2.1星-三角降压启动

采用星-三角型降压启动，电动机启动电压为额定电压的0.58倍，启动电流降为三角形接法的启动电流的0.33倍，启动转矩也降为三角形接法的启动电流的0.33倍。此种启动方式适用于定子绕组额定电压380V，正常运行时三角形接法，且启动过程中负载转矩一直保持很小的中小型容量的电动机的启动。星一三角型降压启动设备简单，价格低，维修方便。启动电流小，启动转矩也小，可以频繁启动。是小型泵站经常采用的启动方式，大型异步电机不能重载启动。

1.2.2电阻降压启动

笼形异步电动机定子回路串电阻启动，是在电动机启动时，在三相定子回路中串接对称三相电阻，由于串联了电阻，使加在电动机绕组上的电压低于电网电压，待启动后，再将电阻短路，电动机在额定电压下正常运行。定子回路接入对称电阻的这种启动方式的启动电流较大，而启动转矩较小。如启动电压降至额定电压的80%，启动电流为全压启动电流的80%，而启动转矩仅为全压启动转矩的64%，且启动过程中消耗的电能较大，如果频繁启动，则电阻的温升很高，对精密的生产机械有一定的影响。电阻降压启动一般适用于轻栽、不频繁和要求平稳启动的低压笼形电动机。从节能角度考虑，此种启动方式不适合排灌泵站。

1.2.3自耦变压器降压启动

自耦变压器降压启动，又称补偿器启动。采用这种方式启动电动机时，高压侧接到电网，低压侧接到电动机，启动电流和启动转矩可以根据抽头位置进行调节。自耦变压器均有65%和80%额定电压的两组抽头，相应的启动电流和启动转矩分别为其额定值的43.2%和64%。可根据需要选择启动电压。这种启动方式，启动电流较小，启动转矩较大。启动设备体积大、价格较高。适用于高压、低压电动机的不频繁启动。是中小型泵站经常采用的启动方式。

1.2.4电抗器降压启动

电抗器降压启动通常应用于高压电动机，启动时将电抗器接入定子回路，待电动机转速接近额定转速以后，再将电抗器切除。这种启动方式，启动电流随电压成正比降低，启动转矩与所加电压的平方成正比。启动电流较大，启动转矩较小。适用于轻载启动的高压电动机。

1.3软启动

软启动器软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管交流调压器。运用不同的方法，改变晶闸管的触发角，就可调节晶闸管调压电路的输出电压。在整个起动过程中，软起动器的输出是一个平滑的升压过程，直到晶闸管全导通，电机在额定电压下工作软启动器的优点是降低电压启动，启动电流小，适合所有的空载、轻载异步电动机使用。缺点是启动转矩小，不适用于重载启动的大型电机。在水泵和转矩较大的拖动中具有广阔的前景，在大中型泵站中有取代传统启动方式的趋势。

1.4变频器启动

通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，应用了现代的科学技术，价格昂贵但性能良好，内部结构复杂但使用简单，所以不只是用于启动电动机，而是广泛的应用到各个领域，各种各样的功率、各种各样的外形、各种各样的体积、各种各样的用途等都有。随着技术的发展，成本的降低，变频器一定还会得到更广泛的应用。

综合上述分析可见，软启动、变频器启动方案在技术性上明显优于全压异步直接启动、降压启动。4种方式的综合造价由高到低顺序为变频启动、软启动、降压启动及全压异步直接启动。全压异步直接启动方式操作简单、运行及维护等方面最简便。在工程中采用那种方案要根据工程具体情况进行技术和经济比较选择确定。 [科]