高压软启动装置

考察报告

2008年8月29日，河南省济源市矿用电器有限责任市场营销人员来我单位做关于10（6）KV矿用隔爆型交流高压软起动控制器产品介绍，随后原煤提运中心邀请该公司于9月2日派专业技术人员来我单位做详细的技术交流，并于9月4日一行四人赴河南济源开关厂家进行现场调研，在调研期间到潞安矿务局常村矿井下现场调查该产品使用情况。

一、关于6KV矿用隔爆型交流高压软起动控制器在潞安矿务局常村矿的使用情况

河南济源矿用电器有限责任生产的6KV矿用隔爆型交流高压软起动控制器(产品型号：QBRG-400/6K)在潞安矿务局常村矿应用于井下两条主运皮带，一条为2×500KW，一对一拖动，另一条3×500KW，一个一拖一，一个一拖二，四套电气软启动装臵2007年11月运行至今，管理人员及现场操作人员反映未发生任何故障，一直运行平稳正常，现场考察发现开关表面堆积大量灰尘，说明已经很久没动过该设备了。

存在的问题：无法解决多电机运行功率平衡问题

二、高压软启动装臵功能、工作原理

高压软启动装臵功能：

高压软启动装臵其功能相当于高压磁力启动器+液力耦合器或独立变频器的功能，该产品主要应用于井下运输皮带或大功率水泵的软起动和软停止。该产品目前在平朔矿区暂无应用案例，在市场营销领域运行有三年历史。

高压软启动装臵工作原理：

1.三相主回路电源从电源接线箱引入，经隔爆端子引入内腔，接晶闸管组件的上端，下端出线经隔爆端子、电缆引出装臵输出到负载。控制回路100V电源从外部由引入装臵引入。

图1 主回路原理图

图2 系统控制方框图

2.QBRG系列软起动控制器，在高压主回路与控制系统间采用了国际先进的光纤技术，控制器还采用了基于DSP 控制和单片机管理的双CPU系统，如图2所示。DSP为32位数字信号处

理器，指令流水线操作，响应速度快, 执行核心控制。单片机对

参数菜单，文字显示和数据通信实行管理，协调统一，高效可靠；显示屏，直观良好的人机界面，操作简单。通过RS485或Profibus 标准接口，与上位机进行通信，实现遥控、遥测或多级联动等。

3. QBRG系列软起动控制器的工作原理：如上图1所示，高压电机的供电回路经由几个串、反并联的可控硅构成，这样就可以达到一定的耐压值。在高压电磁起动器接通送电的情况下（臵于软起动前端），当系统收到电机起动信号时，由控制器按照控制曲线给出不同的可控硅导通角，就可以使电机按一定的斜率逐渐增加电压，平稳起动，直到电机达到额定转速之后，加上全电压，使旁路真空接触器1KM（或真空断路器）接通，然后关闭可控硅触发信号，电机起动完毕。之后，软起动控制器继续监视电机的运行状态，并提供多种故障保护。一对反并联可控硅构成一个组件，每相由多组可控硅组件串联，空气自然冷却。可控硅保护采取常规的措施，如均压、阻尼保护。控制回路与触发系统间采用先进的光纤技术，触发及可控硅短路的检测信号由光纤传送,实现了高压隔离，同时也阻断了对控制回路的干扰，保证了串联元件触发脉冲的同步性和一致性。系统设有组件状态监视，当其中任一组件损坏，控制器都能显示报警，并快速封锁脉冲，实现即时保护。

4.系统具有以下显著功能特点：

4.1 起动方式灵活

a、远控起动

b、钮盘按钮起动

c、上位机遥控起动

d、组合起动

4.2 控制方式多样（根据电机负载的不同，软起动控制器可选择不同的控制方式）：

a、斜坡电压控制：给予一定的初始输出电压和软起时间，电机在起动过程中，电压随时间线性上升，直至电机达到额定转速。初始电压为全电压的20～80%，大小可随负载性质而调整，重负载初始电压高一些。斜坡电压控制方式简单，不同负载可以有不同的斜坡，如图3a。

b、限流控制：给予一定的限流系数，电机在起动过程中，按限流控制方式输出电压，电流大小限制在电机额定电流的100～400%,如图3b。

c、恒压控制：给予一定的输出电压，电机在起动过程中，按恒压控制方式输出电压，电机在该电压下起动。起动时间为0～120秒。

软起动控制器软停车的实现，在电机进入运行后，旁路接触器1KM合闸，晶闸管在电源过零点后自行关断（控制及触发电路不再发触发信号）。当接收到“软停”指令后，控制及触发电路将晶闸管再次全开通，然后旁路接触器1KM分闸，控制及触发电

路开始将晶闸管的导通角由全导通逐渐减小，使电机三相电压从额定值逐渐降低，直至晶闸管关断，电机的转速也逐渐变小直至停车(软停车的时间根据实际需要可在0 ～ 60s调整)。

4.3 保护功能齐全(软起动控制器设计了以下保护)：

a、缺相、欠压保护:为防止电源缺相或欠压而导致大电流烧坏电机绕组，出现缺相故障时，则封锁脉冲，并跳闸，报警。

b、电源过压保护: 如果电网电压高于菜单的电压上限值，软起动立即跳闸，报警。

c、过流、短路保护:在软起或运行过程中，如果电机绕组匝间短路，相绕组间短路，或电缆损坏，将出现大的短路电流，此种情况下将快速封锁脉冲，跳闸，报警。

d、晶闸管组件保护:如果任一可控硅短路或高压脉冲触发器件故障，以及光纤连接脱落，则立即封锁脉冲，并跳闸，报警。

e、瞬时过压保护:如果电网电压瞬时过大，dv/dt吸收网络立即吸收。

f、起动间隔时间保护:如果软起间隔时间少于菜单值，则等待菜单的时间后，方能起动。

g、起动超时保护:如果“斜坡电压起动”或“限流起动”起动时间超过了菜单的“软起时间”，则封锁脉冲，关闭软起动控制器，执行超时保护。此后，应重新设臵初始电压和软起时间。

h、联锁控制保护:在电气上设臵了电气保护，防止误操作而发生事故。

三、高压软启动装臵与液力耦合器性能比较

1、工作原理

A、高压软启动装臵

高压软启动装臵供电回路经由几个串、并联的大功率可控硅构成，这样就可以达到一定的耐压值。在高压开关柜接通送电的情况下，当系统收到电机起动信号时，控制器开始工作，按照控制曲线给出不同的可控硅导通角，就可以使电机按一定的斜率逐渐增加电压，平稳起动，直到电机达到额定转速之后，触发旁路信号，使旁路真空接触器接通，然后关闭可控硅触发信号，电机起动完毕。之后，软起动器继续监视电机的运行状态，并提供多种保护功能。

B、液力耦合器

液力耦合器的泵轮和涡轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作腔，泵轮装在输入轴上,涡轮装在输出轴上。电动机带动输入轴旋转时，液体被离心式泵轮甩出。这种高速液体进入涡轮后即推动涡轮旋转，将从泵轮获得的能量传递给输出轴。最后液体返回泵轮，形成周而复始的流动。液力耦合器靠液体与泵轮、涡轮的叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。它的输出扭矩等于输入扭矩减去摩擦力矩，所以它的输出扭矩恒小于输入扭矩。液力耦合器输入轴与输出轴间靠液体联系，工作构件间不存在刚性联接。

2、效率

A、高压软启动装臵

无转差损耗，其效率达0.95以上，并且不随调速的范围变化而变化

B、液力耦合器