几种高压软起动装置的比较

徐玲玉

（唐山市水利规划设计研究院，河北唐山 063000）

几种高压软起动装置的比较

徐玲玉

（唐山市水利规划设计研究院，河北唐山 063000）

对多种高压异步电机的软起动装置进行了分析比较，特别是结合取水泵站的现实条件，最终选择了性价比最高，占地最小的RYZQ高压干式软起动装置。

高压软起动；液态水电阻；可控硅；磁控磁阀；开关变压器；RYZQ高压干式调压软起动

1 概述

河北省唐山市邱庄水库引水工程主要为唐山城市工业及部分生活供水，使企业及居民供水安全性得到充分保障，促进唐山经济的全面及可持续发展。本工程取水泵站设置14台卧式离心泵，配套14台单机容量355kW、额定电压10kV的高压异步电机。针对高压异步电机起动方式的特点，结合本工程布置场地比较紧张的要求，进行比选，排除了起动电流倍数大的高压电抗器的传统起动方式，最终选用起动性能好的高压软起动装置。

2 高压软起动装置技术比较

2.1 液态水电阻软起动

液态水电阻软起动的原理：加有介质的水体是良导电体，电极板在介质水的距离越远电阻就越大，距离越近电阻就越小；介质水温度越高电阻就越小，温度越低电阻就越大，所以水电阻起动的原理就是靠铜极板在介质水中的移动距离和调节介质水温度的高低来控制电阻大小，进而控制电机的起动电流。

液态水电阻软起动价格便宜，不产生谐波，能解决高压电机的软起动，但缺点也较明显：

（1）受环境温度的影响比较大，应用场合受限制，如高寒地区、高温地区、井下等不能使用。

（2）控制性能差，化学无机物的溶解度受外界温度的影响，温度越高溶解得越多，电阻率越小，温度越低溶解越少，电阻率越高，夏天（温度可高达50℃）起动电流大，而冬天（温度为0℃）起动困难，严重时需要重新配液方可解决。加上水的蒸发和补充及其他导电离子进入液阻箱，均会引起液体电阻的改变。

（3）液阻箱容积庞大，占用空间位置很大，2000kW以下需由高压水阻柜+高压运行柜+高压开关柜组成，2000kW以上需由3～5台柜组成，而高压水阻柜的体积比高压开关柜更大，用户在使用时要提供相当大的场地。

（4）使用麻烦，维护繁琐，须经常维护。金属电极板长期浸泡于带腐蚀的电解液中，锈蚀相当快，需要常作表面处理，而且极板使用寿命短，必须常更换。

（5）最关键的缺陷是安全性差，这是该装置最大的隐患，水箱由PVC材料板焊接构成，水箱在长期使用和反复发热的情况下，容易老化变形和损坏，绝缘下降，一旦维护或更换不及时，产生泄漏或液阻位过低，起动时有引起装置爆炸的危险，爆炸后引起高压接地，给人员设备带来灾难性的后果。在起动时，特别是在极板运行中处理不好会造成导电水飞溅，安全性很差。

2.2 固态可控硅（晶闸管）软起动

固态可控硅（晶闸管）软起动是利用晶闸管进行交流调压，利用晶闸管可以相控改变晶闸管导通的相位角来调节电压。固态可控硅（晶闸管）软起动属于干式起动，不受环境、地理条件限制，起动曲线可控制，体积相对水电阻较小。

但是高压固态可控硅软起动装置有以下缺点：

2.2.1 谐波问题

高压可控硅软起动采用可控硅斩波原理，该调压方式存在一致命缺陷，由于斩波，使电压无法实现正弦波输出，还会出现大量谐波，形成对电网系统谐波污染，危害极大。

2.2.2 可靠性低

由于电子产品可控硅无法耐受高压，所以每一相导电支路均由多个可控硅串联分压组成，串联分压回路中，有一只可控硅出故障失效后，其他未损坏的可控硅将承受过高电压，将造成整串元器件的损坏，或一只可控硅被击穿断路后，同样会使整串电路不通。而且其他的电子元件数量多，在使用一段时间后，各种电子元器件的参数会发生变化，使电子元器件容易出现故障，所以这种电子的软起动可靠性低，一旦元器件损坏，用户很难修复，操作维护要求都较高。

2.2.3 技术难度大

可控硅软起动虽可实现恒电流起动、线性电压斜坡起动等性能，但其技术均较为复杂，技术难度较大，故障率高；发生故障时，解决的技术难度大，维护成本高，事故处理周期较长，价格相当昂贵。

2.2.4 其他

可控硅软起动使用还受到地理环境、温度、应用场合等限制。

2.3 高压磁控、磁阀软起动

高压磁控、磁阀软起动工作原理是通过低压可控硅来调节电抗器磁场，从而达到改变电机起动电流的目的，起动电机。在原电抗起动的情况下作了一些改良，但起动效果仍不理想，存在以下问题：

（1）电抗值调节范围窄，起动时电流大，对电网和电机冲击大，软起动效果不佳。

（2）有谐波污染，只要是用可控硅调节就必然有谐波，对附近的继电保护装置和其他电子装置造成干扰。

（3）控制灵敏度差，噪声较大。

2.4 开关变压器软起动

开关变压器软起动方式是在变压器基本原理上一种新的应用技术，它把变压器与晶闸管相结合，使变压器在电路中起到一个开关的作用。在电流的每半个周期内开关一次，以实现相位控制。晶闸管放在变压器的低压侧，免去了串联的高风险性。高电压容量靠变压器初级线圈的绕制来解决，高电流容量靠变压器的并联来解决。

但是开关变压器软起动装置有以下缺点：

（1）开关变压器软起动装置除了软起动柜外要另外配备一台开关变压器，用户在使用时还要提供额外的场地。

（2）晶闸管相控装置是一个强大的高次谐波源，可能对附近的继电保护装置和其他电子装置造成干扰。

2.5 RYZQ高压干式调压软起动

RYZQ高压干式调压软起动是采用在高压电动机的起动回路中串联可调电感线圈，以达到电动机电压可调的软起动效果。其工作原理：通过改变电感线圈磁场中磁介质的导磁率，而改变线圈的磁场程度，使电感线圈的电感（阻抗）值在预定的时间内由大到小，达到线圈电感（阻抗）值无极可调，使电动机端电压逐渐上升至全压，实现电动机的软起动。

RYZQ高压干式软起动具有以下优点：

（1）将开关柜、运行柜和起动柜一体化设计，体积小、安装维护容易简便。

（2）免维护设计，投入使用后无其他维护，可以节约大量的维护费用与消耗。

（3）开环磁路的设计保持了工频电网的正弦波，无谐波污染，抗干扰性强，解决了谐波对电机的冲击，延长了电机绕组的使用寿命。起动电流从0.8倍起平稳升至整定值，既降低了设备机械在起动过程中受到的猛烈冲击，提高了设备的使用寿命，又降低了起动时大电流对电网的冲击。

（4）不受使用环境和温度与地理位置的影响，适用于各种环境条件。

（5）节能效果好。

（6）安全性能高，过载能力强，控制参数及曲线调整范围大。

2.6 几种高压软起动装置的比较

综上所述，对液态水电阻软起动、固态可控硅（晶闸管）软起动、高压磁控、磁阀软起动、RYZQ高压干式调压软起动进行深入比较，如表1所示。

表1 几种高压软起动装置对比

续表1

由此可见，RYZQ高压干式调压软起动，能完全代替可控硅、磁控、磁阀软起动、液态水电阻及开关变压器软起动装置，故在本工程中最终选定RYZQ高压干式调压软起动装置。

3 结语

RYZQ高压干式调压软起动解决了其他各种高压软起动装置存在的受环境温度影响大、控制性能差、安全性差、维护繁琐、谐波污染大、故障率高、电流调节范围窄等缺点，具有良好的起动性能、无谐波污染、体积小、安全性高、节能效果好、价格经济、免维护等优势，为大容量高压电动机的进一步推广应用奠定了技术基础，在今后的排灌、供水、污水处理、化工、矿业等行业工程中具有广泛的社会意义和广阔的市场前景。

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Several Kinds of High Pressure Soft Starting Device in Comparison

XU Ling-yu
（Tangshan Water Planning Design and Research Institute,Tangshan 063000，China）

Analysed and compared a variety of soft starting device of high voltage asynchronous motor，especially combined with the real conditions of the RYZQ high pressure dry soft starting device that has a highest cost performance and smallest covering area.

high voltage soft starter；liquid water resistance；SCR；magnetron magnetic valve；switch transformer；RYZQ high-voltage dry-type voltage regulating soft starter

TM343

B

1672-9900（2014）03-0057-03

2014-01-08

徐玲玉（1980-），女（汉族），河北唐山人，工程师，主要从事电气设计工作，（Tel）13932557457。