高壓軟啟動器在轉爐除塵風機的應用

柴安

摘 要：介紹了高壓固態軟啟動器的原理、性能及在八鋼股份公司第二煉鋼廠120噸轉爐一次除塵風機中的應用，介紹了風機高壓變頻器出現故障后，如何通過高壓軟啟動器，平穩的啟動控制一次除塵高壓風機。

關鍵詞：高壓軟啟動器；單元模塊； 電壓幅值；

當前在冶金行業中，高壓電動機使用較為廣泛，其中變頻器調速較多，在一些不需要調速場所，高壓電動機的啟動多數用到了高壓軟啟動器，其中高壓固態交流電機軟起動器具有體積小、功耗低、高可靠性、高靈敏度、無觸點、免維護、無環境污染、安裝方便等優點。與其它傳統的起動方法相比較，其特有的智能控制方式，既可以方便準確的設置起動轉矩、起動電流、起動時間、停機時間等參數，又可以與微機、PLC等進行聯網控制。現已在機械制造、水泥生產、冶金、礦山、采油、化工、水處理、石化等行業泵、風機、傳送機、升降機、離心機、軋鋼機等多種負載上得到廣泛應用。

2 高壓電動機參數

選擇在120噸產線轉爐一次除塵高壓風機系統，加裝一套可切換的高壓軟起裝置。目前三臺高壓風機均為變頻器拖動，此次改造主要目的是當變頻器出現較大故障，短時間無法恢復，能夠迅速恢復生產的備用措施。高壓電動機為2240KW，型號： YB800M2-4

額定功率： 2240KW

額定電壓： 10KV

額定頻率： 10-60HZ

額定電流： 141A

額定功率因數： 0.88

額定轉速： 1490 r/min

潤滑方式： 油潤滑

目前風機低速設定為500 r/min，對應變頻器頻率為16.7HZ，高速設定為1300r/min，對應頻率為40.2HZ，變頻器速度給定采用模擬量給定方式，即通過PLC給定變頻器頻率信號控制變頻器的轉速。

3 高壓軟起的功能和結構

高壓固態軟啟動柜即高壓晶閘管軟起動裝置，實際是串接在三相交流電壓與三相交流異步（及同步）電動機輸入端之間，通過同時調節三相獨立的反并聯晶閘管閥組件的延時導通角度，來改變三相異步電動機（及同步電機）的交流輸入電壓幅值，因此改變了三相輸入交流電流的有效值從而達到恒流起動或者按一斜率變化曲線起動或停車的目的，當起動完成后，三相旁路接觸器自動吸合，電動機投入電網運行

高壓固態軟起動器是一個標準的電機起動控制器，用來保護和控制中、高壓交流電機。包括：隔離開關、保險絲、主真空接觸器、控制變壓器、控制模塊、可控硅模塊、高壓真空旁路接觸器。軟起動部分僅包括：控制模塊、可控硅模塊、高壓真空旁路接觸器。

A、隔離開關：在起動器的輸入電源部分裝有一個允許電機直接帶負載起動的隔離開關。這個隔離開關具有負載短路時起動和帶負載停機的過載能力。當隔離開關合閘時無法把控制柜高壓部件部分的門打開。隔離開關帶有連鎖裝置，只有當隔離開關切斷電源時才可以打開機柜的門。同樣情況當機柜被打開時隔離開關也無法合閘。隔離開關上的機械連鎖裝置使中壓電源被有效的連鎖住，以保證操作安全。

在控制的中高壓輸入電源部分裝有一個可視窗口，不用打開機柜門就可以觀察離合開關的閘刀是處于分離或合閘狀態。當隔離開關在分離狀態時有一個分離的刀臂通過機械裝置與地相連接（對于14KV是選項部分）。

B、電源保險絲：對于標準的控制器在每相輸入電源中裝有保險絲進行初級的電源限流。典型的6900V以下的保險絲是ANSI標準R型，而10-15KV的控制器是采用ANSI標準E型保險絲。保險絲的選擇是根據電機的堵轉電流和所對應的固態起動器的過載繼電器。保險絲和過載保護是設計用來防止較低和中等級的故障。這可以防止過載電流超過繼電器額定值，以對較高的超過繼電器保護范圍的故障進行有效的保護。

熔斷器的支架上帶有保險絲指示器（連線接到絕緣的離合器控制電路），當三相中有一相保險絲開路時會自動斷開全部三相電源。

C、SCR電源器件：在每相中是用一對相同參數的SCR反相平行的安裝在一組的。為了達到所有使用電網的峰值電壓要求。對SCR進行串聯，其串聯數如①400A，電壓3300V串聯SCR對數2對， SCR總數12，②600A，電壓6000V串聯SCR對數6對， SCR總數36

D、RC吸收網絡：RC吸收網絡提供瞬間電壓保護電路，以減少dv/dt沖擊電壓。防止SCR模塊的損壞。

E、觸發電路：SCR是用一個持續的脈沖觸發電路，這個電路是采用光纖和脈沖變壓器進行隔離。

F、主真空接觸器：主真空接觸器是用來切斷主電源和SCR回路的，其電壓比率是：5KV用于2300—4160V，7.2KV用于6000—7200V，15KV用于10—15KV的軟起動器。

應用于順序控制下的接觸器。在正常使用條件下保證其起動次數能夠達到設計時非負載狀態下的使用壽命。主真空接觸器是設計在最大起動比率，旁路接觸器是設計在緊急起動的比率。10-15KV 600A的起動器采用真空拉出式的接觸器，其容量為15KV 600A。這個控制裝置有兩個指示燈、三個電流計時器、電流過流繼電器，并且有一個電容型器件。旁路接觸器裝置也有兩個指示燈和一個電容跳閘元件。

4 高壓軟啟動器性能及 保護

高壓固態軟啟動柜為適用于不同的負載條件，達到更好的起動效果，固態軟啟動柜設計了多種控制功能，實現以起動電動機所需的小電流來平穩加速起動，有效的降低起動時電網壓降，克服起動時的電流沖擊和機械沖擊；需要軟停時，能向電動機提供平緩漸減的可控電壓，使系統平穩停車。

高壓軟啟動器有多種啟動方式：限流軟起動、電壓線性曲線起動、電壓指數曲線起動、電流線性曲線起動；多種停車方式：自由停車，軟停車、制動剎車，可根據負載不同及具體使用條件選擇不同的起動方式和停車方式。

高壓固態軟起動器保護功能齊全

缺相保護：為防止電源缺相而導致大電流燒壞電機繞組，出現缺相故障時，則封鎖脈沖，并跳閘，報警；

外部故障保護：控制板外部出現故障時，則切斷電機電源實行保護；

起動超時保護：如果電壓斜坡起、恒流起動、脈沖突跳起動時間超過了設定的“軟起時間”，則封鎖脈沖，關閉軟起動器，執行超時保護。此后，應重新設置初始電壓和軟起時間；

過流保護：起動時電機電流超過限幅值，則1S內切斷電機電源實行保護；

運行電流定時限過載保護：運行過程中電機電流過載超過設定時間，則切斷電機電源實行保護；

相序保護：當輸入相序與輸出相序不一致時，將封鎖起動信號，給上一級開關柜跳閘信號實行保護；

起動間隔時間保護：每小時起動小于6次兩次起動時間間隔大于10分鐘，否則起動器將封鎖起動信號實行保護。

5 現場改造實施

除塵原用變頻器運行風機，馬達容量為10KV 、2240KW，通過現場負載容量計算，現增加一套2400KW的軟啟動器，與變頻器系統切換使用。增加的軟啟動器安裝在電氣室進門口，同時配套的兩組切換柜（輸入切換、輸出切換），軟啟動與切換柜、變頻器系統電纜的敷設安裝方式：

A：在電源切換柜上 2號電源銅排與2號變頻器的高壓電源輸入側間敷設電纜，與原電纜并接；電源切換柜內將轉換銅排連接在軟啟動輸出測銅排上；

B、在輸出切換柜上 2號輸出銅排與2號變頻器的輸出側（馬達電纜）間敷設電纜，與原電纜并接；輸出切換柜內將輸出轉換銅排連接到軟啟動輸出排測。

C、在電源切換柜的軟啟動輸入排測與軟啟動輸入測間敷設電纜。

D、在輸出切換柜的軟啟動輸出排測與軟啟動輸出測間敷設電纜。

E、在軟啟動柜與PLC柜側敷設控制電纜與電源電纜。

當某一臺變頻器系統出現故障后，需要用軟啟動啟動時，只需將對應的高壓電源、馬達電纜與切換柜內對應的電纜并接即可。

6 結束語

同過高壓軟啟動器在第二煉鋼廠一次除塵高壓風機上試運行，證明這套系統可以平穩的啟動運行風機系統， 同時可以實現除塵風機變頻器的備用設備，為產線的穩定運行提供了進一步的保證。

參考文獻：

[1]ABB高壓軟啟動用戶手冊.ABB電氣設備有限公司 2012

[2] 姜濤. 高壓軟啟動器在煉鐵廠的應用. 《綠色科技》，2012