摘 要：本文從電機(jī)軟起動(dòng)的好處談起介紹了電機(jī)軟起動(dòng)器的原理及一種具有較高性價(jià)比的高壓電機(jī)軟起動(dòng)裝置，并詳細(xì)地介紹了該裝置在某石化公司催化裂化裝置鼓風(fēng)電機(jī)軟起動(dòng)中的應(yīng)用情況。 關(guān)鍵詞：電機(jī) 軟起動(dòng) 開關(guān)變壓器 晶閘管 Abstract: This article from the motor soft start talking about the benefits of introducing a soft starter motor and the principle of a higher cost of high-voltage soft starter motor, and details on the installation of a petrochemical company in the catalytic cracking unit electrical blast Soft start in the application. Key words: Motor Soft-start Transformer Switching Thyristor 1.引言 　　交流異步電機(jī)以其優(yōu)良的性能及無需維護(hù)的特點(diǎn)，在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，特別在石油的催化裂化裝置中隨著裝置的增大送風(fēng)電機(jī)的容量也隨之增大。然而由于起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生較大的沖擊電流，同時(shí)由于起動(dòng)應(yīng)力較大[3]，使電機(jī)本身及傳動(dòng)的機(jī)械設(shè)備承受較大的沖擊造成壽命降低。傳統(tǒng)的星/角、自藕降壓起動(dòng)方式雖然有助于改善電機(jī)的起動(dòng)性能，但并沒有從根本上解決問題. 　　在電力電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，軟起動(dòng)器得到了廣泛的應(yīng)用。利用晶閘管、單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)和軟制動(dòng)是目前普遍采用的一種較好的方法[2]。國(guó)內(nèi)外也涌現(xiàn)了一大批軟起動(dòng)廠商，比如國(guó)外的AB、ABB、西門子，國(guó)內(nèi)的西普等公司，但起動(dòng)裝置在性能及價(jià)格上存在較大的差異。本文從電機(jī)軟起動(dòng)的好處談起介紹了一種具有較高性價(jià)比的高壓電機(jī)軟起動(dòng)裝置及其在某石化公司催化裂化裝置中的應(yīng)用情況。 2.軟起動(dòng)的好處 　　普通鼠籠式電動(dòng)機(jī)在空載全壓直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流會(huì)達(dá)到額定電流的5～7倍。當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量相對(duì)較大時(shí)，該起動(dòng)電流將引起電網(wǎng)電壓急劇下降，這會(huì)破壞同電網(wǎng)其它設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至?xí)痣娋W(wǎng)失去穩(wěn)定，造成更大的事故。因此，一般要求經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)引起的電壓波動(dòng)不大于10%;偶爾起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)引起的電壓波動(dòng)不大于15%。采用軟起動(dòng)后起動(dòng)電流可降為額定電流的1.5～3倍，可大大降低電網(wǎng)電壓的波動(dòng)率。電動(dòng)機(jī)直接全壓起動(dòng)時(shí)的大電流在電機(jī)定子線圈和轉(zhuǎn)子鼠籠條上產(chǎn)生很大的沖擊力，加大了定子線圈（尤其是端部）與鐵芯的磨損，會(huì)破壞繞組絕緣;鼠籠條上的沖擊力也容易引起斷裂，引起電機(jī)故障。電動(dòng)力的大小與電流的平方成正比。電動(dòng)機(jī)直接全壓起動(dòng)時(shí)的大電流會(huì)使定轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生大量的焦耳熱。燒損繞組絕緣，降低電機(jī)壽命。軟起動(dòng)可以大大降低發(fā)熱量，提高電機(jī)壽命。 3.基本原理 　　用晶閘管控制的電機(jī)軟起動(dòng)裝置是在19世紀(jì)出現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)美國(guó)航天局有一位“弗蘭克”的工程師取得了一項(xiàng)專利，叫“功率周波控制器”，利用晶閘管反并聯(lián)、調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角達(dá)到交流調(diào)壓的目的，為解決在空載和輕載時(shí)交流異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)過低的問題，此技術(shù)得到了應(yīng)用。后來又引入電流反饋技術(shù)，使該項(xiàng)控制水平大幅度提高，得到廣泛的采用，美國(guó)將采用此技術(shù)的裝置命名為“節(jié)電器”。 3.1相控調(diào)壓 　　由電機(jī)學(xué)可知，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩有三個(gè)：電磁轉(zhuǎn)矩、空載制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。其中電磁轉(zhuǎn)矩起拖動(dòng)電機(jī)的作用，它與電機(jī)端電壓的平方成正比 　　只要能夠平滑的調(diào)節(jié)機(jī)端電壓就能夠達(dá)到軟起動(dòng)的目的。經(jīng)閘管的相空調(diào)壓電路就可以實(shí)現(xiàn)這一功能。 [align=center] 圖1 相控軟起原理圖[/align] 　　由電力電子理論有，電機(jī)的相電壓與電源相電壓、觸發(fā)延時(shí)角及功率因數(shù)角有關(guān)[4]。所以改變觸發(fā)角度就可以改變電機(jī)端電壓起到軟起動(dòng)的效果。此時(shí)的相電壓是非正弦的，上下半周對(duì)稱[1]。 3.2開關(guān)變壓器調(diào)壓原理及特點(diǎn) 　　當(dāng)前國(guó)內(nèi)外低壓電機(jī)的軟起動(dòng)器已經(jīng)較為普遍的應(yīng)用，對(duì)于較大型電力電子裝置，當(dāng)單個(gè)電力電子器件的電壓或電流定額不能滿足要求時(shí)，往往需要將電力電子器件串聯(lián)或并聯(lián)起來工作[4]，由于元件生產(chǎn)工藝所限各器件參數(shù)存在一定差異這就大大降低了晶閘管串聯(lián)使用的可靠性，這也是高壓電機(jī)軟起動(dòng)沒有得到迅速發(fā)展的主要因素，而開關(guān)變壓器技術(shù)巧妙的回避了這一技術(shù)壁壘。 　　它的基本工作原理如圖2所示，是用開關(guān)變壓器來隔離高壓和低壓，開關(guān)變壓器的低壓繞組與可控硅和控制系統(tǒng)相連，通過改變其低壓繞組上的電壓來改變高壓繞組上的電壓，從而達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)端電壓的目的，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)。其特點(diǎn)如下： [align=center] 圖2 開關(guān)變壓器原理單線圖[/align] 　　1） 電壓和電流能從零起連續(xù)可調(diào)，對(duì)電動(dòng)機(jī)無轉(zhuǎn)矩沖擊，對(duì)電網(wǎng)無沖擊;轉(zhuǎn)速慢慢上升，有利于潤(rùn)滑，能延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及機(jī)械設(shè)備的使用壽命。 　　2） 控制靈活，重復(fù)精度高。在起動(dòng)過程中，能在額定電流以內(nèi)給電動(dòng)機(jī)以充分加速，因此能最大限度的降低起動(dòng)電流最大值，最大值保持時(shí)間短。 　　3） 開關(guān)變壓器是一種高可靠性設(shè)備;低壓側(cè)電壓低，不用采用可控硅串聯(lián);可控硅的控制技術(shù)很成熟，因此該裝置為高可靠性設(shè)備。 　　4） 該裝置本身功耗很小，可以連續(xù)起動(dòng)，可以一拖多（容量可不同）。 4.某石化企業(yè)應(yīng)用情況 　　中國(guó)石化燕山分公司千萬噸煉油擴(kuò)建項(xiàng)目中，催化裂化裝置的送風(fēng)電機(jī)由原來的9000kW，增容至12000kW因現(xiàn)有電網(wǎng)情況不能滿足直接起動(dòng)的要求，所以需要增設(shè)軟起動(dòng)裝置一套。由于石油催化裂化裝置生產(chǎn)工藝的特殊性，所以裝置中主風(fēng)機(jī)的可靠起動(dòng)關(guān)系著生產(chǎn)的連續(xù)性及安全性。 　　國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的高壓電機(jī)起動(dòng)方式有串電抗器、自藕變壓器、水電阻、電子式固態(tài)軟起動(dòng)器、開關(guān)變壓器式軟起動(dòng)器、高壓變頻軟起動(dòng)器，在綜合考慮各種軟起動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)后燕山石化最終選定了DJRQ03-12000-1型開關(guān)變壓器式高壓電機(jī)軟起動(dòng)裝置，以下是該電機(jī)的起動(dòng)情況。 4.1.燕山石化三催化12000kW高壓電機(jī)及負(fù)載相關(guān)參數(shù)： 　　電機(jī)：額定功率12000kW，額定電流1322A，額定電壓6kV。（佳木斯電機(jī)廠生產(chǎn)） 　　風(fēng)機(jī)：AV-50系列軸流壓縮機(jī)。（陜西鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)有限公司） 　　電網(wǎng):變壓器—電動(dòng)機(jī)組供電方式,20000kVA變壓器,電壓等級(jí)為35kV/6kV 4.2.起動(dòng)情況 　　2007年4月11日上午10：05分光軸起動(dòng)12000kw電機(jī)，最大起動(dòng)電流3000A（為額定的2.27倍）、起動(dòng)時(shí)間10.4秒、6kV母線電壓降30%。起動(dòng)曲線如圖3所示： [align=center] 圖3 起動(dòng)曲線[/align] 　　2007年4月16日，輕載起動(dòng)負(fù)載靜葉開度為22度，最大起動(dòng)電流為2850A（為額定的2.16倍），起動(dòng)時(shí)間為40s, 6kV母線電網(wǎng)最大壓降為25%，起動(dòng)曲線如圖4所示： [align=center] 圖4 起動(dòng)曲線[/align] 　　由以上兩圖可見其電壓波動(dòng)率較大，這和系統(tǒng)短路容量有關(guān)。該項(xiàng)目是改造項(xiàng)目，原來該系統(tǒng)用于9000kW電機(jī)，現(xiàn)改為12000kW電機(jī)，系統(tǒng)不變。現(xiàn)在電機(jī)電流已做得很小，說明起動(dòng)裝置性能好，如果不能把起動(dòng)電流控制得很小，電壓波動(dòng)還要大。 5.結(jié)語(yǔ) 　　用開關(guān)變壓器式軟起動(dòng)裝置起動(dòng)大電機(jī)成功經(jīng)驗(yàn)消除了人們的疑慮，解決了大電機(jī)起動(dòng)國(guó)產(chǎn)化的問題，在國(guó)家大力強(qiáng)調(diào)自主創(chuàng)新的今天，無疑具有非常重要的意義。 參考文獻(xiàn)： 　　[1] 　張大禹，紀(jì)延超 中壓異步電機(jī)軟起動(dòng)裝置的研制，電氣應(yīng)用， 2008.8 　　[2]　王新巖 軟起動(dòng)器的特點(diǎn)及其應(yīng)用 ，電力自動(dòng)化， 2007.8 　　[3] 王毅 趙凱岐 徐殿國(guó) 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