高压固态软起动器的应用实例

乔治

摘要：煤矿机械输送装备具有电压高、功率大的特点，当产品进行试车试验时，即使是空载也会对电网造成冲击。为此，本文介绍使用高压电动机固态软起动装置应用于试车试验的改造实例，通过改变电机的起动方式，能够有效地避免因电动机起动电流过大给电网造成的有害冲击，能够在有限的电网容量下正常使用大功率电机，并节约维护成本、延长其使用寿命。

关键词：煤矿机械输送装备；电网冲击；高压固态软起动；应用改造实例

正文：

一、应用背景：

煤矿机械输送设备出厂前需要对产品进行试运行实验，其中需要对频率为50Hz，3.3kV和10kV两种额定电压等级的矿用隔爆型三相鼠笼异步机进行起动、停车实验，原有的试验设备是直接控制电动机的启停、正反转，及点动，仅进行必要的失压、过压、短路、过载等综合保护。

伴随着煤矿机械输送设备的发展，电机的功率逐步加大，根据理论公式：Ist/IN≤3/4+S/4P（Ist—电机全压起动，电流IN—电机额定电流，S—电源变压器容量，P—电机功率）可判断电源已不能满足电机直接启动，在电网容量有限的情况下，进行扩容成本高，因此为了在有限的电网容量下避免电网的冲击，对原有的试验设备进行改造，改变电机的起动方式。通过改造，可以使电机实现平滑渐进的起动和减速停车过程；可以有效的避免试车过程中对物料和设备冲击造成的损伤；可以降低电动机的起动电流，避免电源中电压降和电压骤降，保证大功率电机在有限的电网容量中正常进行试车试验。

二、技术方案：

1、几种起动方式的对比：

经过对比，结合公司电网的情况和经济合理性分析，应采用晶闸管高压固态软启动装置。

2、高压固态软启动的原理：

高压固态软起动装置主要适用于10kV及以下异步、同步电动机的起动和停止的控制与保护，具有过载、缺相、起动峰值过流等故障保护功能。它用高质量晶闸管串联在三相交流相电压与三相交流异步（及同步）电动机输入端之间，通过同时调节独立的三个反并联晶闸管阀组件的延时导通电角度从而改变电机的输入电压幅值，无级控制输出电压，使电动机平稳地起动和停止，也即是说改变了三相输入交流电流的有效值而达到恒流起动或者按一定斜率变化曲线起动或停车的目的。

高压固态软起动装置有软起动和直起两种方式，直起方式作为备用方式，通过三相旁路接触器进行切换，一般情况下使用软启动，当电机转速达到额定工作转速时后，旁路接触器自动吸合，电动机投入电网运行；当软启动柜出现原件损坏等不能复位的故障时，可通过 “直起/软起”旋钮使旁路接触器吸合，仅使用直起动方式。

三、改造方案：

1、3.3kV试车试验台软启动改造

根据现场空间合理性和经济性分析，3.3kV试车试验台需要购置三台高压固态软启动柜和一台计量柜，三台高压固态软启动柜分别用于电机的起停及正反转控制。高压固态软启动柜采用一拖一的运行方式，每台均可以独立操作控制。

2、10kV试车试验台软启动改造

厂区供电为6kV，因此10kV试车台需要增设一台升压变压器将6kV变为10kV，变压器二次侧经过隔离开关后连接软启动开关柜一台、控制柜一台和计量柜一台。

3、试车台改造的技术要求

①参数要求：3.3kV试车台控制电机额定功率1250kW，额定频率50Hz；10kV试车台控制电机功率1500kW，额定频率50Hz；

②保护功能要求：应具有过流、欠流保护，缺相保护，相序保护，过压、欠压保护，可控硅短路保护，零序保护，电动机起动超时保护，起动过频保护，三相电流不平衡保护，电机过载保护，可控硅温度保护，旁路接触器故障保护，外部故障输入，以及门禁连锁保护。

③控制功能要求：应采用数字信号处理和系统集成技术保障性能可靠、稳定；具备RS485通讯接口，可以与上位PC机通讯来实现遥控及遥信等功能；负反馈功能采用动态的模糊控制理念，可根据负载转矩的大小、自动调整电机的起动时间与电机的起动转矩，解决了人为设定起动曲线与负载转矩曲线不匹配的问题。

④测量系统要求：需要时投入，其他时间可旁路或脱开；电压、电流互感器精度应≥0.2级；测量系统投入时默認为系统额定最大电流档投入，之后可切换到另一档，两个档位可自由切换，并不影响总系统的正常运行。

4、方案图：

四、结语：

通过改造，经过使用验证，煤矿机械输送设备试车试验时，能够实现平滑起动和停止，可以有效地避免因电动机起动电流过大给电网带来的有害冲击，达到了预期的改造效果。

参考文献

[1]刘介才.工厂供电设计指导（第2版）.北京：机械工业出版社

[2]王兆安，黄俊.电力电子技术（第4版）.北京：机械工业出版社

[3]襄阳腾辉电气制造有限公司.TGRJ高压固态软启动器使用说明

[4]陈伯时.电力拖动自动控制系统（第3版）. 北京：机械工业出版社

[5]TGRJ高压固态软启动器使用说明

（作者单位：宁夏天地重型装备科技有限公司）