大功率高压电机的液态软起动

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大功率高压电机的液态软起动

吕亮

（中国石油天然气第六建设公司，广西桂林５４１００４）

摘要以某炼油厂６０万ｔ／ａ重油催化裂解装置电气施工为例。介绍了高压电机液态软起动装置一些主要

的调试方法及安装调试过程中应注意的问题。并对液态软起动方式对比直接起动方式的优点作分析。

关键词高压电机水电阻软起动ＰＬＣ起动电流倍数调试

中图分类号ＴＨ７文献标识码Ｂ文章编号１６７２—９３２３（２００８）Ｏｌ一００２９－０５

１概述

在某炼油厂新建６０万ｔ／ａ重油催化裂解装置的电气安装工程中，主风机和备用主风机的两台１０ｋＶ高压主电机功率分别为６３００ｋＷ和４５００ｋＷ。由于该厂未与地方电网并网而采用自备热电厂发电，而热电厂电网容量小（三台发电机组容量加起来只有３０ＭＷ，而且其他装置用电负荷已占用１５～１８ＭＷ），如果在进行负荷试车时，采用满压直接起动的方式起动主电机将很可能会导致整个电网的瘫痪。因此，为了减小主风机和备用主风机电机起动时对电网所造成的冲击，设计中采用了液态（水电阻）软起动装置来控制电机的起动。２安装及调试’

２．１软起动装置主要结构

本装置电机液态软起动的一次图如图ｌ所示。

软起动装置１套共６面柜：包括星点短接柜２面、高压切换柜１面、水电阻柜３面（Ａ、Ｂ、Ｃ相）。高压切换柜实现主、备机之间的切换。星点短接柜在电机起动过程完毕后，柜内断路器合闸，将电机三相定子绕组短接，电机绕组星形连接正常运行。水电阻柜最复杂，其主要由电液箱、电气室、传动机构三部分组成：电液箱内装有液体电阻和液阻的动、定极板，是软起动装置的核心部位；电气室安装有各种用于在电机起动过程中参与控制保护的低压电气元件（如计量仪表、操作开关、信号灯等）和ＰＬＣ等，另外为方便维护和安装，室内还预留ＡＣ６．３Ｖ和ＡＶ２４Ｖ安全电源用于调配液阻值；传动机构在柜上部，主要作用是由传动电机带动极板运动以改变液体电阻值的大小来实现软起动。

２．２水电阻配制

图１：（一拖二）液态软起动装置一次原理图

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吕亮大功率高压电机的液态软起动

每相水电阻柜电液箱需加入约５ｔ水，故水电阻应在软起动柜安装完毕并加水后再进行配制，以免增加起动柜安装就位的难度。

水电阻由软化水加适量的电液粉配制而成。水电阻的电阻值由公式（１）来确定：

Ｒｓ盎ｍＩｅ以普ｒｌ・

√３＾，、，‘

式中ｍ一未串液阻前起动电流与额定电流之比；

ｎ一串入液阻后起动电流与额定电流之比，

Ｉｅ一电机额定工作电流，Ａ，

Ｕｅ一电机额定工作电压，Ｖ。

由于主风机与备用主风机电机功率不一样大，由上式所计算出的电阻值也不一样大，配制时按照大的计算阻值来进行配制。

液阻柜的电液箱内安装有水电阻的动、定极板，电机起动过程中正是通过改变动、定极板之间的间距从而改变电阻值来实现软起动的。调试时，要调整好动极板的初始位置，使动极板在初始位置时，动、定极板之间的电阻值能满足由公式（１）所得到的计算值，而且由于两台电机计算阻值不一样，因此通过液阻柜上的主／备机转换开关能够改变动极板的初始位置，使其满足对应电机的阻值要求。

电气室预留有ＡＣ６．３Ｖ和ＡＣ２４Ｖ测量电源，配制液阻时按照图２连接电流表、电压表、水电阻，并由公式Ｒｓ＝Ｕ／Ｉ可计算出实际配制的液体电阻值。

图中ＰＡ：电流表，Ｐｖ：电压表，Ｒｓ：水电阻，ＴＣ：安全变压器。

２．３模拟试验

水电阻软起动装置检查、接线完成，在起动电机前，应模拟电机的起动过程做模拟试验，以下以起动主风机电机为例进行说明：

图２液体电阻值测量回路图

（１）先将主／备机转换开关打到主机位置，液阻柜上的ＰＬＣ控制器根据转换开关位置自动将动极板调整到相应的初始位置。然后闭合高压转换柜的高压开关５ＤＬｌ（５ＤＬｌ与５ＤＬ２互相连锁，不能同时闭合）。如果此时电液箱箱体完好、状态（包括液位、液温）输出正常、动定极板位置适宜，液阻柜上的允许起动信号灯亮，并向电机主开关柜发出“液阻柜准备就绪”信号，允许开关柜上的高压断路器合闸。

（２）操作高压断路器１ＤＬ在试验位置合闸。电机起动过程中星点短接柜断路器处于断开位置，电机三相定子绕组与水电阻串联运行，因此减小了电机的起动电流。液阻柜上的ＰＬＣ自动检测电流互感器２ＴＡ传送过来的起动电流信号，随着电机转速提高，起动电流减小，ＰＬＣ自动调节液阻动，定极板间距，使水电阻线性均匀减小，从而均匀提高电机定子绕组端电压。由于在模拟试验中，动力电缆无电流流过，ＰＬＣ无法检测到电流信号，可采用电流发生器在２ＴＡ的一次或二次侧施加电流模拟起动电流，并逐渐减小电流。

（３）当ＰＬＣ检测到模拟起动电流已经小于电机额定电流，且起动时间大于ＰＬＣ给定时间时，液阻动、定极板之间的电阻值几乎为零，说明电机的起动过程已经完成。此时，液阻柜发出“电机起动完成”信号至星点短接柜，闭合星点柜断路器。星点柜再发信号给切换柜，断开切换柜上的高压开关。这时软起动装置从主回路中完全脱离，电机处于三相定子绕组星形连接的正常运行状态。

（４）电机起动完毕，液阻箱动极板会自动复位至初始位置，为下次起动作好准备。

只有在模拟试验正确无误后，才可正式起动电机。３试车数据

以下为负荷试车时电机起动的实际数据记录：３．１备用主风机（４５００ｋＷ）

起动时间２５ｓ

起动电流比３．０６

水电阻初始温度２５℃，起动后温升１２．３℃

电网电压降０．６５ｋＶ（１０．７～１０．０５ｋＶ）

电网频率降Ｏ．７ＨＺ（５０．５～４９．８Ｈｚ）

３．２主风机（６３００ｋＷ）

起动时间４６ｓ

起动电流比２．８８

水电阻初始温度２６＂Ｃ，起动后温升１４．２℃

电压降０．６７ｋＶ（１０．８～１０．１３ｋＶ）

频率降１．６ＨＺ（５０．９－４９．３Ｈｚ）

由以上数据可以看出，电机起动过程正常，起动电流比及对电网所造成的冲击都比较小，采用液态软起动装置达到了预期的目的。，

４注意问题

４．１起动电流倍数的确定

在配制水电阻时，不可为了降低电机的起动电流

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