浅析海上互为备用一拖多软启动器的应用

左志鹏 杜银昌 黄波 张天仪

摘 要：随着海上平台对生产设备供电可靠性和电力系统供电稳定性要求的逐步提高，对于诸如大功率电机的启动冲击电流及大容量变压器的启动涌流的抑制手段要求也在逐步提升。现以某海上平台所应用的互为备用一拖多软启动器为例，分析软启动器这一应用手段的可行性和对后续工程项目的借鉴价值。

关键词：启动冲击电流;励磁涌流;互为备用;一拖多软启动器

0    引言

海上平台电力系统是集发电、变电、输电、配电于一体的完整系统，随着石油的需求量逐年增加，对于主要生产设施的供电保障要求亦在提高。一些大功率的用电设备和大容量变压器由于其启动电流和合闸涌流过大，常导致电机启动和变压器合闸失败。软启动器是解决该问题的有效手段之一，而采用一拖多软启动器，通过一台软启动器即可实现多台设备的启动，提升了供电方案的经济性;电力系统中同时设置两台互为备用软启动器，又进一步提升了供电系统的可靠性，是一种较优的方案。

1    软启动供电方案

某平台10.5 kV中压系统包含两台10 MVA升压变压器及三台1 500 kW的电机，由于在最小运行工况下电机启动电流过大，变压器空载合闸涌流较大，不仅会增大电机回路启动转矩，缩短电机寿命，同时还将导致相关回路无法顺利合闸供电，甚至会由于过大的电流冲击使系统压降超过允许范围，导致電源侧相关保护动作使部分发电机退出，从而扩大故障的影响，甚至导致系统最终崩溃。为解决该问题，需采用合适的启动方式以避免冲击电流带来的影响。在启动过程中，若降低启动电压，对于电机可降低启动电流、启动转矩及最大转矩，对于变压器则可减小励磁涌流。

传统的降压启动方式一般选择定子绕组串电抗器启动、自耦变压器降压启动、星角转换控制启动，现代降压启动方式常选择晶闸管调压软启动器和变频器调速软启动器。软启动器由于其固态设计，维护量小，启动电流、启动转矩和机械震动降低，加减速平滑，电流闭环启动，电动机保护完善等诸多优点已经成为当今众多启动方式中的较优选择。而对于变压器由于其励磁涌流发生于合闸瞬间，且电流冲击较大，除软启动器外亦可采用控制合闸角时间、主回路增加一次旁路阻抗、变压器预充磁等多种方式抑制励磁涌流。

此平台选择了两台一拖五软启动器用于三台电机及两台变压器的启动，如图1所示。每台软启动器通过主动力电缆直接连至五台设备的开关下口，可灵活选择任一台设备启动，同时在MA和MB母段分别配置相同软启动器，在任意一台出现故障时，仍可通过另一台软启动器启动相连的所有五台设备。

2    软启动流程

现以软启动器1、变压器1、电机1为例详述该配置软启动器的启动过程，如图2所示。

每台软启动器柜内集成两套独立软启动装置，软启装置1专用于变压器回路的充磁，软启装置2用于电机回路的启动，每个接触器出口通过动力电缆连接至待启动设备主回路的开关下口，待启动设备的主电源开关（VCB001、VCU002）作为软启动器的“旁路”。以电机1的启动为例简述具体启动流程如下：

（1）高压开关柜VCU001、VCU002在工作位无故障，软启动装置2准备就绪无故障，电机1状态正常无故障。

（2）在电机1的现场操作盘按启动按钮，启动命令到达软启动装置2后进入软启动控制系统，控制系统判断软启动装置2是否具备启动条件，具体条件如下：

1）高压开关柜VCU001、VCU002均在分闸状态;

2）电机选择接触器KT-3在分闸状态;

3）变压器选择接触器KT-1、KT-2均在分闸状态。

以上任意一个开关柜或接触器在合闸状态，软启动是不可以对电机或变压器进行启动的（开关柜或接触器的状态点均会反馈到软启动柜的控制系统内，进行逻辑互锁）。

（3）当控制系统检测到条件具备后，对电机1选择接触器KT-3发出合闸命令，KT-3合闸后将其状态点反馈给控制系统，控制系统检测到KT-3的合闸状态正常。

（4）对高压开关柜VCU001进行合闸，VCU001合闸后将其状态点反馈给软启动装置2的控制系统，控制系统检测到VCU001合闸状态正常。

（5）控制系统对软启动装置2发出启动命令，接收到启动命令后，通过电压检测装置检测反馈电压是否正常，如正常按设定的参数对电机进行启动，当软启动装置2检测到电机1已经达到全速时，对控制系统发出启动完成命令。

（6）控制系统检测到启动完成状态后，对开关柜VCU002发出合闸命令，VCU002合闸后将其状态反馈给控制系统，控制系统分别对VCU001、KT-3、软启动装置2发出停车命令，电机1的启动过程结束。

变压器1的启动过程与电机类似，这里不再赘述。

3    结语

经验证，海上平台采用互为备用一拖五软启动器不仅提高了大容量设备启动的灵活性，同时也提高了软启动设备的稳定性和可靠性。

[参考文献]

[1] 贺家李，李永丽，董新洲，等.电力系统继电保护原理[M].4版.北京：中国电力出版社，2010.

[2] 王锡凡.现代电力系统分析[M].北京：科学出版社，2003.

收稿日期：2020-04-16

作者简介：左志鹏（1986—），男，辽宁开原人，电气专业工程师，主要从事海洋工程电气设计工作。