TCS降补固态软起动装置原理及应用

江西能源2009(1)

TCS降补固态软起动装置原理及应用

李剑军

（新余钢铁有限责任公司第一动力厂江西新余338001）

摘要：本文介绍了软起动的必要性，导出TCS降补固态软起动装置的原理，分析了软起动过程及在超大型轴流风机上的实际应用。

关键词：TCS；降补；固态软起动；原理；应用

中图分类号：TF321.8文献标识码：B文章编号：1005－7676（2009）01－49-03

Principle and Application of TCS Voltage-reduced Compensation Solid Soft

Starting Device

LI Jian-jun

(Xinyu Iron and Steel Co.,Ltd,Xinyu,Jiangxi,China338001)

Abstract:The principle and necessity of TCS voltage-reduced compensation solid soft starting device are introduced in this paper,the process of soft-start are analyzed and the application in driving the large-sized axial compressor are presented.

Key words:TCS voltage-reduced compensation;solid soft start;principle;application

一、概述：

中国工业生产规模化带动着电动机制造与应用向超大容量方向高速发展，同时大型电动机控制技术发展也起到了推波助澜的作用，这不仅关系到起动方式的选择及电动机本身固有特性参数，还涉及到电力系统及供电条件，机械传动和环境限制。因此，必须优化起动要求的性能指标。结合实际状况，保证起动本身的可靠性，稳定性。

我厂新上AV63-16轴流风机。作为五座1050m3以上高炉备用电动鼓风机。其拖动电机YGF1000-4，19MW（Ie=1253A，Ue=10KV，re=1485r/min），起动电流倍数3.86，起动时间要求t＜50s，供电线路短（l=700m），电源变压器（三圈，中压绕组为10KV），容量为40MVA，正常负荷率为75%，30M W发电机并联于电动机母线上作为辅助电源，系统最小短路容量为206MVA，远低于直起要求的最小容量240MVA，况且直起对电网及电机绕组、拖动机械（含高速齿轮箱）都将产生强烈冲击，影响公司大生产，加速电机绝缘老化和配套机械损伤，缩短设备的使用寿命。故现有电网的实际参数限制下，就必须采用软起动方式来实现电动机带载空负荷起动，而且现场空间位置非常有限，仅有40m2，净高6m。

二、软起动技术方案的考量因素

1.软起动力矩能否满足机械起动要求，如何满足。

2.软起动力引起的电网最大电压波动，电网能否承受。

3.软起动过程中电流的高次谐波含量及可能引起的危害评估。

4.软起动全过程的可控性、起动性能的可知性。

投稿时间：2008-11-16

作者简介：李剑军（1969-）男，电气工程师，南昌航空工业学院自动化本科学历，现在新钢第一动力厂热电车间从事电气运行及技术管理工作。

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5.软起动装置对使用环境的适应性。

6.软起动装置允许连续起动的次数及其重复性。

7.软起动装置所具备的对电动机综合保护功能的完备性。

8.起动冲击电流对电网安全风险的评估。

三、TCS 降补固态软起动原理及分析

大型电动机起动时电流很大，直起一般为额定

电流的4-7倍，此电流基本为感性无功电流。起动过程中要消耗大量的无功功率，从电网中吸收大量的无功电流，从而引起电网电压的波动。

为了降低电机启动对电网电压的影响，本装置投运时在电机端并联了一台无功发生器（C ），它由两组电容集合而成，提高了机端等效电阻从而有利于电机端电压的提高，电容也可以产生容性无功电流，起动时提供相当容量的无功功率，减少了网络提供的起动电流，从而减少对电网的影响。

为了进一步降低母线电流I1，本装置将电动机及无功发生器并联回路经降压器接入电网，通过降低机端电压的方式进一步减小电流。此时降压器的输出电流为电机电流ID 与无功发生器电流IC 之差，输入电流为输出电流的k 倍(k 为降压器变比，k ＜1)。

。理论上可以把电网起动电流控制在2Ie 以内，甚至在额定电流及以下，从而在很大程度上减小电机起动对电网的冲击。

起动全过程通过PLC 自动控制（按既定程序），在轻载状态，动转矩大于机械阻转矩(起动最基本要求)，随着电机缓慢加速，机端电压逐渐抬升，起动

转矩逐渐增加。开始时电机需要无功最大,投入电容组数最多，电机进一步加速，所需无功将逐渐减少，PLC 通过控制电机端电压，逐级切除无功组（电容）。限制电压波动，保持系统稳定，在接近额定转速左右，电容将全部从系统中退出。而电机的等效阻抗随转速增大而增加，对应的就是起动电流的减少。当电流下降到80%Ie 时，接入缓冲装置（6KM 分闸），给电机加上全压（运行柜合闸），然后将降补装置退出，起动过程完成。

为减少以至消除转切全压时产生的操作过电压，在降压器的输出端并有过渡电抗（缓冲装置）。加入缓冲阻抗后，电机在转切全压时没有失电过程，并且保证了电机端电压与母线电压相位一致，既消除了转切时的操作过电压，又使整个起动过程连贯，不产生谐波。

四、实际应用

电动机参数名称代号

参数型号YGF －1000－4

额定功率

pe

19000KW

开发与应用

图一：TCS 降补固态软起动原理图

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