這里講解的是空壓機(jī)電機(jī)軟啟動(dòng)器方式選擇，那么針對(duì)這個(gè)問(wèn)題我們來(lái)進(jìn)行一下比較合理的講解吧，那么我們?cè)谶@里講解下面的小知識(shí)，大家一定要好好學(xué)習(xí)吧。

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     大型空壓機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)方式, 往往根據(jù)設(shè)計(jì)人員個(gè)人對(duì)啟動(dòng)方式的理解和掌握情況來(lái)確定。盈德氣體公司有3 套大型空分設(shè)備的空壓機(jī)和電機(jī)為同類型、等容量, 但采取了自藕變壓器、極板可移動(dòng)式水電阻和熱變電阻式水電阻3 種不同的啟動(dòng)方式。現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集到的實(shí)際啟動(dòng)曲線對(duì)這3 種電機(jī)啟動(dòng)方式進(jìn)行比較和分析, 供參考。
3 　源創(chuàng)電氣告訴大家空壓機(jī)和電機(jī)的相關(guān)參數(shù)
311 　源創(chuàng)電氣告訴大家空壓機(jī)參數(shù)

空壓機(jī)的軸功率: 8668kW; 額定轉(zhuǎn)距:55932N•m , 折算到電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量( GD2) 為2700kg•m2 ; 轉(zhuǎn)速為0 時(shí)的阻力矩/ 額定轉(zhuǎn)矩: 011 ; 轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速時(shí)的阻力矩/ 額定轉(zhuǎn)
矩: 013 ; 進(jìn)氣節(jié)流裝置充分關(guān)閉時(shí)的啟動(dòng)阻力矩:559312N•m
312 　源創(chuàng)電氣告訴大家電機(jī)參數(shù)

異步電動(dòng)機(jī)的額定功率: 10000kW; 額定電壓: (10 ±5 %) kV ; 額定電流: 645A ; 全電壓?jiǎn)?br /> 動(dòng)電流: 5 Ie ; 額定轉(zhuǎn)速: 1491r/ min ; 額定效率:9715 %; 功率因子( cosΦ) : 0192 ; 轉(zhuǎn)子GD2 :
976kg•m2 ; 額定轉(zhuǎn)距: 64059N•m ; 啟動(dòng)轉(zhuǎn)距/ 額定轉(zhuǎn)距: 015 ; 最大轉(zhuǎn)距/ 額定轉(zhuǎn)距: 212 。
313 　源創(chuàng)電氣告訴大家空壓機(jī)入口導(dǎo)葉開度、轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系

空壓機(jī)入口導(dǎo)葉開度、轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖1 所示。
314 　源創(chuàng)電氣告訴大家電機(jī)轉(zhuǎn)矩、電流、電壓、速度及空壓機(jī)導(dǎo)入

轉(zhuǎn)矩的關(guān)系
電機(jī)轉(zhuǎn)矩、電流、電壓、速度及空壓機(jī)導(dǎo)入轉(zhuǎn)
矩的關(guān)系如圖2 所示。

圖1 　空壓機(jī)入口導(dǎo)葉開度、轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系

圖2 　電機(jī)轉(zhuǎn)矩、電流、電壓、速度及空壓機(jī)導(dǎo)入轉(zhuǎn)矩的關(guān)系

315 　源創(chuàng)電氣告訴大家電機(jī)轉(zhuǎn)矩與空壓機(jī)轉(zhuǎn)矩的配合關(guān)系

為了保證電機(jī)能夠順利拖動(dòng)空壓機(jī), 在啟動(dòng)的瞬間, 電機(jī)產(chǎn)生的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于電機(jī)和空壓機(jī)轉(zhuǎn)速為0 時(shí)的綜合阻力矩(空壓機(jī)入口導(dǎo)葉接近全關(guān)) 之和; 為了保證空壓機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行, 電機(jī)產(chǎn)生的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于空壓機(jī)阻力矩的10 %～15 %。從圖2 可以看出: 在空壓機(jī)入口導(dǎo)葉全開的情況下, 可能會(huì)使空壓機(jī)無(wú)法平穩(wěn)啟動(dòng)及啟動(dòng)后無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行, 故在啟動(dòng)后要將電機(jī)切換到全壓運(yùn)行, 以保證設(shè)備長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行。
4 　采集到的3 種啟動(dòng)方式的實(shí)際運(yùn)行曲線
411 　自藕變壓器啟動(dòng)方式
電網(wǎng)的主要技術(shù)參數(shù): 最大運(yùn)行方式下的短路容量: 587199MVA ; 最小運(yùn)行方式下的短路容量:32215MVA ; 主變?nèi)萘繛? ×50MVA 的變壓器;短路阻抗: 14 %; 母線電壓: 10KV ; 基準(zhǔn)電壓:1015kV ; 頻率: 50Hz ; 采用10kV 電纜進(jìn)線; 啟動(dòng)時(shí)采用2 ×50MVA 的變壓器。采用自藕變壓器啟動(dòng)的一次方案主接線如圖3所示。
 

圖3 　采用自藕變壓器啟動(dòng)的一次方案主接線圖

控制過(guò)程說(shuō)明: ①啟動(dòng)步驟: 在接收到啟動(dòng)信號(hào)后, 首先閉合斷路器QF2 , 延時(shí)約1 秒后閉合斷路器QF1 , 電機(jī)進(jìn)入降壓?jiǎn)?dòng)過(guò)程, 待電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)完成時(shí)斷路器QF2 斷開, 延時(shí)約1 秒后閉合斷路器QF3 , 啟動(dòng)完成進(jìn)入全壓運(yùn)行狀態(tài); ②停止過(guò)程: 在接收到停車信號(hào)后,首先斷開斷路器QF1 , 由斷路器QF1 聯(lián)鎖斷開QF3 , 停車過(guò)程完成。
采用自藕變壓器進(jìn)行啟動(dòng)的方式, 二次側(cè)接的是采用75 %的一次側(cè)端電壓, 實(shí)際啟動(dòng)電流是
2000A , 約為額定電流的311 倍; 電壓下降幅度為017kV (從1016kV 降至919kV) 。自藕變壓器按二次側(cè)電壓額定電壓的7818 %、75 %、7112 %為3個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì), 即引出3 個(gè)端電壓。采集到的實(shí)際運(yùn)行曲線如圖4 所示。

 
圖4 　采用自藕變壓器降壓?jiǎn)?dòng)的空壓機(jī)實(shí)際運(yùn)行曲線

412 　源創(chuàng)電氣告訴大家極板可移動(dòng)式水電阻啟動(dòng)方式

電網(wǎng)的主要技術(shù)參數(shù): 最大運(yùn)行方式下的短路容量: 435MVA ; 最小運(yùn)行方式下的短路容量:
30215MVA ; 主變?nèi)萘繛?3MVA 的變壓器; 母線電壓: 10kV ; 基準(zhǔn)電壓: 1015kV ; 頻率: 50Hz ;采用10kV 電纜進(jìn)線; 啟動(dòng)時(shí)采用1 ×63MVA 的變壓器。采用極板可移動(dòng)式水電阻啟動(dòng)的一次方案主接線如圖5 所示。

 
圖5 　采用極板可移動(dòng)式水電阻啟動(dòng)的一次方案主接線圖

控制過(guò)程說(shuō)明: ①啟動(dòng)步驟: 在接收到啟動(dòng)信號(hào)后, 首先閉合斷路器QF2 , 延時(shí)約1 秒后閉合斷路器QF1 , 電機(jī)進(jìn)入降壓?jiǎn)?dòng)過(guò)程, 待電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)完成時(shí)閉合斷路器QF3 , 由斷路器QF3 聯(lián)鎖斷開斷路器QF2 , 啟動(dòng)完成, 進(jìn)入全壓運(yùn)行狀態(tài);
②停止過(guò)程: 在接收到停車信號(hào)后, 首先斷開斷路器QF3 , 由斷路器QF3 聯(lián)鎖斷開斷路器QF2 , 停車過(guò)程完成。
圖5 中的斷路器QF2 可以用線路隔斷來(lái)替代,但需要進(jìn)行手動(dòng)操作; 在電機(jī)功率較小的情況下,也可采用真空接觸器進(jìn)行聯(lián)鎖控制。采用極板可移動(dòng)式水電阻啟動(dòng)方式, 啟動(dòng)時(shí)的
電流為2150A , 約為額定電流的3133 倍, 電壓下降幅度為111kV (從1016kV 降至915kV) , 將啟動(dòng)電流為額定電流的3 倍作為設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
采集到的實(shí)際運(yùn)行曲線如圖6 所示。

 
圖6 　采用極板可移動(dòng)式水電阻啟動(dòng)的空壓機(jī)實(shí)際運(yùn)行曲線

413 　源創(chuàng)電氣告訴大家熱變電阻式水電阻啟動(dòng)方式

電網(wǎng)的主要技術(shù)參數(shù): 最大運(yùn)行方式下的短路容量: 644MVA ; 最小運(yùn)行方式下的短路容量:
372MVA ; 主變?nèi)萘繛?0MVA 的變壓器; 母線電壓: 10kV ; 基準(zhǔn)電壓: 1015kV ; 頻率: 50Hz , 采用10kV 架空進(jìn)線; 啟動(dòng)時(shí)采用1 ×50MVA 的變壓器。
采用熱變電阻式水電阻啟動(dòng)的一次方案主接線和控制過(guò)程與采用極板可移動(dòng)式水電阻啟動(dòng)方式相同。
　采用熱變電阻式水電阻啟動(dòng)方式, 啟動(dòng)時(shí)的電流為2100A , 約為額定電流的3126 倍, 電壓下降幅度為113kV (從1017kV 降至914kV) , 將啟動(dòng)電流為額定電流的3 倍作為設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
采集到的實(shí)際運(yùn)行曲線如圖7 所示。

 
圖7 　采用熱變電阻式水電阻啟動(dòng)的空壓機(jī)實(shí)際運(yùn)行曲線

5 　3 源創(chuàng)電氣告訴大家種啟動(dòng)方式的比較和分析

根據(jù)目前實(shí)際采集到的啟動(dòng)曲線情況來(lái)看, 這3 種啟動(dòng)方式都無(wú)特別明顯的優(yōu)勢(shì)和特別大的區(qū)別, 3 種不同的啟動(dòng)方式將電網(wǎng)的壓降值都控制在電網(wǎng)允許的范圍內(nèi), 啟動(dòng)電流的倍數(shù)都控制在額定電流的3 倍左右, 啟動(dòng)時(shí)間都控制在42～45 秒內(nèi)。由于各地現(xiàn)場(chǎng)的情況不完全一致, 實(shí)際運(yùn)行情況肯定受其他啟動(dòng)因素的影響, 所以認(rèn)為這3 種啟動(dòng)方式都是大型電機(jī)比較理想的啟動(dòng)方式, 其對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的壓降大小除了和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)容量有很大關(guān)系外,和其上級(jí)主變壓器的容量也有密不可分的關(guān)系。采取不同的電機(jī)啟動(dòng)方式啟動(dòng)空壓機(jī)時(shí)的技術(shù)參數(shù)比較見表1 。
表1 　采取不同的電機(jī)啟動(dòng)方式啟動(dòng)空壓機(jī)時(shí)的技術(shù)參數(shù)
 

對(duì)這3 源創(chuàng)電氣告訴大家種啟動(dòng)方式的基本優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析:

(1) 自藕變壓器啟動(dòng)方式的主要優(yōu)點(diǎn)在于后期不需要維護(hù), 而且容量可以設(shè)計(jì)得很大, 在國(guó)外也被廣泛使用, 并且占地面積也相對(duì)較小, 需要的土建投資成本比較低, 但設(shè)備本身的投資成本相對(duì)較高; 缺點(diǎn)就是自藕變壓器只有3 個(gè)端頭, 端電壓可調(diào)節(jié)范圍有限, 啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的一個(gè)二次沖擊會(huì)對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備造成沖擊。
(2) 相對(duì)來(lái)說(shuō), 極板可移動(dòng)式水電阻啟動(dòng)方式啟動(dòng)的初始電流要小, 由于極板的移動(dòng)是靠小變頻器和伺服電機(jī)拖動(dòng), 極板的可靠性從理論上講, 比熱變電阻式的固定極板低; 極板可移動(dòng)式水電阻啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是電阻值可調(diào), 可在現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)調(diào)整啟動(dòng)阻值, 來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)端電壓及母線電壓的目的, 啟動(dòng)完成時(shí)無(wú)二次沖擊。
(3) 熱變電阻式水電阻啟動(dòng)方式在啟動(dòng)過(guò)程中電流波動(dòng)比較小, 電壓下降幅度也屬于正常范圍,其他數(shù)據(jù)(如電流、啟動(dòng)時(shí)間、電流倍數(shù)) 也基本與極板可移動(dòng)式水電阻啟動(dòng)方式相同。熱變電阻式水電阻啟動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)也是電阻值可調(diào), 雖與極板可移動(dòng)式水電阻調(diào)節(jié)阻值相比, 較煩瑣(現(xiàn)在熱變電阻也已經(jīng)出現(xiàn)了在啟動(dòng)前可以調(diào)整極板, 在啟動(dòng)過(guò)程中極板不動(dòng)的改進(jìn)型熱變電阻式水電阻) , 但由于極板在啟動(dòng)過(guò)程中不變化, 所以安全性優(yōu)于極板可移動(dòng)式的水電阻。啟動(dòng)完成時(shí)無(wú)二次沖擊。
(4) 極板可移動(dòng)式水電阻和熱變電阻式水電阻啟動(dòng)方式的共同缺點(diǎn), 是每次啟動(dòng)后液體溫度上升較大, 不能在短時(shí)間內(nèi)多次啟動(dòng)。啟動(dòng)容量設(shè)計(jì)得不大, 目前還只是在功率為18000kW 以下的電機(jī)上應(yīng)用, 主要還是集中在功率為12000kW 以下的電機(jī)。占地面積很大, 土建投資成本相對(duì)較高, 后期需要進(jìn)行維護(hù)。
結(jié)束語(yǔ)
    源創(chuàng)電氣告訴大家在選擇大型電機(jī)常用的降壓?jiǎn)?dòng)方式時(shí)候, 要結(jié)合電網(wǎng)條件、啟動(dòng)設(shè)備的價(jià)格、占地面積和土建投資等各方面綜合考慮。如果是特大型電機(jī)和比較注重啟動(dòng)裝置的后期免維護(hù)性, 那就選擇自藕變壓器啟動(dòng)方式; 在場(chǎng)地面積小、配電房面積有限的情況下, 也建議采用自藕變壓器啟動(dòng)方式。在場(chǎng)地條件允許的情況下, 要考慮土建投資和設(shè)備投資的性價(jià)比, 選擇性價(jià)比最高的啟動(dòng)方式。如果需要電機(jī)端的電壓可調(diào)節(jié)范圍比較大, 建議采用水電阻啟動(dòng)方式, 至于是采用極板可移動(dòng)式還是熱變電阻式,可根據(jù)電控操作人員的操作習(xí)慣來(lái)選擇。