星石泊泵站同步電動機軟起動設計及應用

魏 艦 ，王海龍 ，張向陽

（1.山東省膠東調水工程昌邑管理站，山東 昌邑 261300；2.濰坊市水利建筑設計研究院，山東 濰坊 261031）

星石泊泵站為山東省膠東地區引黃調水工程新建7級泵站中的最后一級泵站，上接高疃泵站壓力管道，下接壓力管道至臥龍隧洞。本文主要針對星石泊泵站所采用1 700 kW同步電動機（型號為TD1700-8/1430）研究軟起動裝置的設計及應用。因為電機功率較大，如果全壓起動，起動電流將達到電機全載工作電流的800%以上，巨大的起動電流會對電網產生影響，使電網電壓瞬間下降，影響其他負載的正常運行。同時，全壓起動對機械系統如電機軸、水泵軸也會產生沖擊，使機械磨損加劇。所以，必須考慮采用軟起設備才能保證電機的平滑起動。

1 高壓干式調壓軟起動裝置的特點

星石泊泵站采用RYZQ系列高壓干式調壓軟起動裝置，其原理是串電抗器降壓起動，可以替代固態高壓軟起動裝置和液阻高壓軟起動裝置，并解決了其不足之處。

1.1 優點

1）不干擾工頻電網的正弦波，對電網不會產生諧波污染。起動電流從0.8Ie起，平穩升至整定值止，最大可達5.5Ie，可實現自動調節，調節范圍廣，無諧波污染，延長電機的使用壽命，降低對電網的沖擊。

2）受環境與地理位置的影響低。使用溫度范圍在-30～+50℃，對空氣濕度要求也不高。

3）采用整體化設計，結構簡單，占用空間小，安裝維護容易。裝置中包括旁路接觸器和網側接觸器，成本低。通過改變電感感抗調壓，有功功率無消耗，節能效果明顯，投入使用后無需其他維護，維護費用低。

4）操作簡單，運行安全，使用壽命長，過載能力強。

1.2 缺點

在高壓電動機的起動回路中串聯可調電感線圈，可以對電動機起動電壓進行調節，但是因為電動機起動時，電磁轉矩與電動機定子上所加電壓的平方是正比關系，故電感線圈的電感值不能太大，必須由廠家按照電機功率選擇，在留有一定余量的前提下，使電動機起動轉矩大于負載轉矩，否則易導致電動機起動失敗。另外，在電感線圈切除時仍然存在二次電流沖擊，電動機綜合測控保護裝置參數設定時，要避開軟起退出的時間，防止電動機綜合測控保護裝置誤報。

2 設備啟用前測試

1）測試條件為軟起動裝置未與高壓連接時所做的邏輯操作實驗。

2）接通調壓驅動電源和控制操作電源，通過測試臺在電壓互感器的二次側加入100 V電源，測試過電壓和欠電壓保護動作。

3）在主回路中通過測試臺加入低壓電源和負載，調節電流，測試過電流和速斷保護工作。

4）零序漏電也是通過低壓漏電測試保護動作。

5）模擬操作關門、合閘、試驗聯鎖機構的可靠性。

3 電動機起動特性曲線

3.1 起動電流特性圖

調整電流為100%～300%額定電流Ie，假如調整電流設置的太高，會使母線吸取電流過大，導致電機起動太快；假如調整電流設置太低，會阻止電動機完成達到全速的起動過程，導致起動失敗。通常此設置就為足夠大的數值，以防停車。起動電流特性如圖1所示，①是全壓起動電流的特性曲線，②是軟起動電流的特性曲線。

圖1 起動電流特性圖

3.2 起動電壓特性圖

設計起動初始電壓為40%額定電壓Ue。則起動初始電流為80%額定電流Ie左右。調壓運行后，起動電流發生變化，依據起動電流的信息反饋，自動調節起動電壓增至所需的最大值。起動電壓特性如圖2所示，①是全壓起動時的電壓曲線，②是投入軟起動裝置后的起動電壓曲線。

圖2 起動電壓特性圖

4 設備安裝與調試

4.1 設備安裝

將此設備安裝在高壓開關柜斷路器下面的預留空槽內，底部是電纜溝，出線從電纜溝用高壓電纜引出，進線用高壓電纜經電纜溝在柜內從底部穿過，接入相應位置。操作電源及調壓驅動電源盒柜內照明電源，用低壓電纜從高壓柜頂部母線排或相應接線端子引入。設備必須固定牢固，外殼必須可靠接地。

4.2 設備調試

仔細檢查、核對確認接線無誤后，分開電源開關小型斷路器，再將低壓電源送電。調試時，首先檢查調壓驅動電動機的運行方向，先將可調軟起動裝置的動鐵芯用手旋出，使其處于中間位置，合上電源開關小型斷路器，此時調壓驅動電動機即開始運轉，觀察其運轉方向及相序繼電器本體上的工作指示燈，此時應該是指示燈亮，鐵芯向復位方向運行。否則，應立即斷開電源開關小型斷路器，更改進線順序，再次調試即可。

星石泊泵站同步電動機采用綜合保護器，所以在投入軟起設備前，應該按說明書，根據被控電機參數及軟起動器投入退出時間輸入各種保護數據。

試車前，先將10 kV斷路器手車搖至試驗位置試車；無異常后將10 kV斷路器手車搖至工作位置，分開被控電動機拖動的水泵試車；無異常后，再試帶負載起動。

調試合閘操作的順序是：關好高壓室手車門→合真空斷路器→軟起投入運行→合真空斷路器，電機全壓運行→軟起退出復位。

調試分閘操作的順序是：分真空斷路器→電動機停機。

5 結語

目前有多種軟起動裝置可以實現電動機軟起動，但不同的軟起裝置有不同的優缺點。經過一段時間的投入運行，在星石泊泵站投入使用RYZQ系列高壓干式調壓軟起動裝置具有良好的起動性能，對電網無諧波污染，價格較低，維護方便，具有很好的應用價值。