水阻柜原理

一、水阻的由来

水阻，顾名思义，即水电阻由于电动机直接起动时，起动电流会达到电机额定电流的倍一般上一级变压器的容量都承受不了，特别是大功率的电机，必须加装起动设备，否则会造成变压器局部下跳闸。早先的起动设备，主要有：电阻器起动和频敏起动等。电阻器起动通过切换电阻的数量，改变串入电机的电阻，由于切换电阻属于有级调速，所以切换瞬间冲击较大。频敏起动据说是谐波成分比较大。随着技术的逐步进步，后期发展的水阻起动，由于属于无级调节，所以起动过程较平滑，切换无冲击电流等等优点。二、水阻的分类

按照电机的不同，分为两种水阻：

一种是转子串水阻，即电机属于绕线式电机，即转子回路未短接。此时通过改变起动过程中转子回路的电阻值来逐步实现软起动。二是定子串水阻电机属于鼠笼型电机，即转子回路在电机内部已短接。此时通过改变起动过程中定子回路的电阻值来逐步实现软启动。按照实现方式的不同，分为两种水阻：一种是温度改变阻值大小，即在启动过程中，由于液体内部的电解液随着液体温度的升高，电解液分子活动加剧，使电阻值逐步减小，逐步改变机端电压，使之达到软起动的目的。

二是通过柜内增加极板升降电机，匀速的改变输入输出极板之间的距离，改变电阻值的大小，逐步改变机端电压，使之达到软起动的目的。其中若是温度改变阻值大小，主要属于定子串水阻系列。若通过极板升降电机改变阻值大小，则定子和转子串水阻都可。三，水阻的主要厂家及内部结构

全国的大半水阻柜是在湖北襄樊生产，其中主要以湖北展宇，国电等规模比较大。由于无技术门槛，所以现各地都能仿制生产，但规模大部分较小。若以温度改变阻值，其柜内部主要包括：

1、旁路柜：主要是起动完毕后，将水阻柜短接。按一次原理的不同，和短接接触器的数量，

有的在短接后将水阻完全拖开的，有的在短接后，水阻仍然带电。根据客户需要，选择真空断路器或者真空接触器。真空断路器需要分、合闸操作，而真空接触器又分为电保持和机械保持式，电保持不需另增加分闸操作，掉电即分闸，而机械保持式需要分闸操作。

2、水阻柜主体：主要包括

3个独立的水箱，水箱底部有一固定的铜极板，水箱上部有一固定的铜极板，分别引出进出一次线。主要根据电机大小，计算需要的散热液体体积，则柜体体积有大有小。例如电机在10MW，则水阻柜主体可能达到10米*2米*4米。若以极板升降改变阻值，其柜内部主要包括：水箱（三相分开），一套极板，极板升降电机和相应的轴承，及短接接触器（短接的接触器也应客户需要）PLC等。

四、运行相关

1、若以温度改变阻值：

待厂家调试完后，每个极板都浸泡在水中，水中加入了根据计算的电解粉。起动时，通电后，则水阻内，温度逐渐升高，电解液分子活动加剧，极板之间的电阻值逐步减小，电机端的电压逐步由低到高，根据调整的时间，起动完毕后，短接接触器短接，起动完成，水阻被甩开。此种原理的水阻，电机进行连续重起时，由于每次重起时，不一致，因此其启动特性会有差异。在启动时间间隔较长的情况下，其启动特性基本可保持一致。若以极板升降改变阻值：待厂家调试完后，每个极板都浸泡在水中，水中加入了根据计算的电解粉起动前，上极板在最上面，起动时，上极板在升降电机的带动下，逐步下移，（有的设置是下移几秒停几秒，继续下移，重复）则两极板之间的距离减小，相

应的两极板之间的电阻值减小，则电机端的电压逐步由低到高，当上极板移动到最下限位时，短接接触器短接。与此同时，上极板开始往上回升，升到最上限位时，起动完成。此运力的水阻，电机连续启动时，启动特性差别不会很大，但是伺服电机等部件造成水阻为维护量略上升。水电阻目前已经做到10MW以上，所以在我们目前所涉及的功率范围以上两种与变频配合使用，问题都不大。

五、一些数据

一般水阻启动，起动电流倍数在2~倍之间，网侧压降都能满足上一级变压器的容量要求。

根据电机大小，起动时间一般为20~40秒，时间一般都可调，一般超过40秒，则开关柜会有反时限保护。

“水阻起动信号”：

现一般的水阻柜，都是采用PLC控制，其中，水阻柜起动信号，取的是对应的开关起动柜的“断路器合闸状态”，也就是说，当开关柜的断路器合闸以后，水阻柜的PLC接收到信号后，就开始起动，如极板开始下移。当开关柜的断路器分闸以后，水阻柜的PLC 接收到信号后，就将短接接触器分断。

六、变频改造与水阻柜的影响

变频改造后，有相应的很多方面都需要更改，在以下几方面阐述：

转子串水阻：

（对应绕线式电机，手动旁路）

一次回路的改造，与普通的变频改造一样

二次回路的改造，需从水阻柜的短接接触器引出一对“短接接触器常闭点”，接入变频器的“急停”回路，可理解为：若水阻柜的短接接触器不短接，则变频器无法起动。要注意的是接入“急停”回路时，要绕过“远程/就地”转换开关。即等绕线式电机转子短接后，作为鼠笼式电机起动。在现场，我也见到另类的转子串水阻变频改造，用户直接将电机的转子连接处打开，将转子上直接短接上铜排，则成为了鼠笼式电机。此时，已完全甩开了水阻。但万一变频器发生故障，变频转为工频时，则需要将转子上的铜排拆下，比较麻烦。但选择权在于用户，用户认为自己的转子经常会发生放炮现象，所以短接后比较合适。也就是说，如果是转子串水阻，会相应的简单，出厂图纸只需增加一处即可。

定子串水阻：

（对应鼠笼型电机）

此改造相对复杂，需要确定的内容主要如下：

1、短接接触器的情况：

短接接触器最少是一个，有时也有两个，也可能是三个，如：M高压启动柜

10KVQSKMZINVERTRK2K1水阻柜高压变频器

图一

M高压启动柜10KVQSKMZINVERTRK2K1水阻柜高压变频器图2其中要询问清楚各接触器的合、分闸顺序，这个在自动旁路柜中一定要弄清楚，因为在自动变/工频转换过程中，可能会造成严重后果。要询问清楚各接触器的自锁方式，是电保持，还是机械式保持。如是电保持，合分闸共用一个信号即可。如是机械式保持，则合、分闸要分开设计。

2、水阻柜起动信号

3、变频改造前，水阻柜起动信号接收的是“断路器常开点信号”。若变频改造后，则一般需要在此起动回路里增加变频器“工频状态”信号。即工频时，水阻仍正常起动，若变频时，则水阻柜不起动。

3、水阻柜短接信号