對(duì)高壓電機(jī)常用軟啟動(dòng)方法的分析與研究

牛旭紅

【摘要】隨著高壓電機(jī)的廣泛應(yīng)用，加快高壓電機(jī)軟啟動(dòng)方式發(fā)展與創(chuàng)新受到了各生產(chǎn)領(lǐng)域的重點(diǎn)關(guān)注。本文簡(jiǎn)要闡述了高壓電機(jī)軟啟動(dòng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)闡述分析了幾種常見(jiàn)的軟啟動(dòng)方式，希望對(duì)相關(guān)工作人員提供一定的參考和幫助。

【關(guān)鍵詞】高壓電機(jī)；軟啟動(dòng)；啟動(dòng)方式

現(xiàn)階段，隨著工業(yè)發(fā)展的需求，大型高壓電機(jī)（5000～6000KW）使用數(shù)量和規(guī)模開(kāi)始增加，而液態(tài)起動(dòng)裝置則無(wú)法滿足高壓電機(jī)的啟動(dòng)需求。在此背景下，以晶閘管串聯(lián)式、開(kāi)關(guān)變壓器式、磁飽和電抗器式和可控變壓電抗器式等軟啟動(dòng)裝置成為大型高壓電機(jī)啟動(dòng)的主要方式。

一、高壓電機(jī)軟啟動(dòng)的優(yōu)勢(shì)

（一）確保電網(wǎng)及其他設(shè)備的安全運(yùn)行

高壓電動(dòng)機(jī)采用硬啟動(dòng)方法，起動(dòng)電流高達(dá)額定電流的4～7倍，從而使電網(wǎng)電壓急速下降，影響同一電網(wǎng)下的其他電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至引發(fā)其他設(shè)備故障。與硬啟動(dòng)方式相比，軟啟動(dòng)方式的起動(dòng)電流一般為額定電流的2～3倍，如此便大大降低了電網(wǎng)電壓的波動(dòng)率，從而在一定程度上保障了其他設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）提高高壓電機(jī)的使用壽命

高壓電機(jī)硬啟動(dòng)方式所產(chǎn)生的焦耳熱會(huì)極大的作用于導(dǎo)線的外絕緣。在長(zhǎng)期作用下，導(dǎo)線外絕緣會(huì)加速老化，并嚴(yán)重降低導(dǎo)線的使用壽命。與此同時(shí)，高壓開(kāi)關(guān)合閘再回在電機(jī)定子繞組上產(chǎn)生造作過(guò)電壓，進(jìn)一步降低電機(jī)絕緣的效果。而軟啟動(dòng)方式則降低了起動(dòng)時(shí)的最大電流，其熱量也大為減少，并且電壓的可調(diào)性也完全杜絕了電壓對(duì)電機(jī)絕緣的影響，由此在一定程度上提升了高壓電機(jī)的使用壽命。

（三）減少機(jī)械設(shè)備的破損情況

高壓電機(jī)在硬啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩超過(guò)額定轉(zhuǎn)矩的2倍，這就意味著靜止的機(jī)械設(shè)備會(huì)瞬間受到超過(guò)2倍額定力矩的作用，如此便給齒輪、皮帶帶來(lái)巨大的工作負(fù)荷，經(jīng)常引發(fā)齒輪磨損、皮帶拉斷和加速風(fēng)葉折斷等問(wèn)題。而軟啟動(dòng)方式則不會(huì)超過(guò)額定轉(zhuǎn)矩，因此也就避免了機(jī)械設(shè)備不必要的破損，并提高了機(jī)械設(shè)備的使用效益。

二、幾種常見(jiàn)高壓電機(jī)軟啟動(dòng)方法探究

（一）液阻軟啟動(dòng)

液阻軟啟動(dòng)是一種基于電解液形成的電阻為原理的高壓電機(jī)起動(dòng)方式。由于液阻的物理特性，能夠滿足高壓電機(jī)軟啟動(dòng)的基本需求，并成為高壓電機(jī)軟啟動(dòng)裝置市場(chǎng)初期的主要產(chǎn)品。與此同時(shí)，液阻軟啟動(dòng)成本十分低廉，在高壓電機(jī)發(fā)展初始階段受到了市場(chǎng)的廣泛追捧。但在長(zhǎng)期應(yīng)用過(guò)程中，液阻軟啟動(dòng)方式的弊端也開(kāi)始凸顯，例如液阻的限流和液阻箱容積問(wèn)題，會(huì)造成電解液溫度的快速提升，由此在高壓電機(jī)設(shè)備重復(fù)啟動(dòng)時(shí)成功率大大降低。此外，液態(tài)電解質(zhì)在長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)逐漸減少，并發(fā)生一定的銹蝕，這些都需要進(jìn)行定期處理保養(yǎng)工作。

（二）晶閘管軟啟動(dòng)

晶閘管軟啟動(dòng)方式是一種應(yīng)用于大型高壓電機(jī)設(shè)備的軟啟動(dòng)技術(shù)，在國(guó)外中高壓供電領(lǐng)域中應(yīng)用較多。晶閘管軟啟動(dòng)方式的工作原理基于可控硅串聯(lián)技術(shù)，通過(guò)傳輸信號(hào)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)晶閘管的導(dǎo)通和管段，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于體積小、功能全，啟動(dòng)重復(fù)性好，并且后期維護(hù)保養(yǎng)工作量少。但由于晶閘管電壓耐受力相對(duì)較低，需要每個(gè)高壓橋臂上串聯(lián)多個(gè)晶閘管，這就加大了同步控制的難度。同時(shí)高壓電機(jī)對(duì)晶閘管的耐壓均衡性有著較高要求，如果一個(gè)晶閘管性能出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)對(duì)整個(gè)設(shè)備造成連鎖燒損。最后，晶閘管軟啟動(dòng)方式造價(jià)成本昂貴，技術(shù)因素和成本因素限制了該技術(shù)在國(guó)內(nèi)的普及和應(yīng)用。

（三）高壓固態(tài)軟啟動(dòng)

高壓固態(tài)軟啟動(dòng)也稱(chēng)開(kāi)關(guān)變壓器式軟啟動(dòng)，是一種采用一拖二控的方式實(shí)現(xiàn)高壓電機(jī)的軟啟動(dòng)，然而受制于啟動(dòng)方式的影響，該技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的同時(shí)啟動(dòng)，一般需要間隔15分鐘才能開(kāi)啟另一個(gè)高壓電機(jī)。在此情況下，高壓固態(tài)軟啟動(dòng)裝置就需要再增加一個(gè)選擇開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)2#電機(jī)的啟動(dòng)，這在一定程度上降低了該啟動(dòng)方式的實(shí)用性。高壓固態(tài)軟啟動(dòng)方式由于操作繁瑣，因此需要對(duì)開(kāi)關(guān)安裝的位置進(jìn)行合理控制，一般情況下安裝在高壓電機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)。

（四）磁飽和電抗器式軟啟動(dòng)

磁飽和電抗器式軟啟動(dòng)是一種采用鐵磁執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)的高壓電機(jī)軟啟動(dòng)方式，這種軟啟動(dòng)方法具有多種應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，如起始電壓可調(diào)、電壓上升斜率及自動(dòng)旁路時(shí)間控制等功能，對(duì)軟啟動(dòng)器起到了良好的保護(hù)作用。與此同時(shí)，由于啟動(dòng)裝置采用鐵磁，因此該方式也具備取材方便、便于電路控制等特點(diǎn)。據(jù)大量應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，磁飽和電抗器式軟啟動(dòng)方式能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)功率控制達(dá)到570KW，加之啟動(dòng)裝置體積小、可靠性高，應(yīng)用范圍十分寬廣。

（五）可控變壓電抗器式軟啟動(dòng)

可控變壓電抗器式軟啟動(dòng)與磁飽和電抗器式軟啟動(dòng)在工作原理上基本相同，都是通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)主回路串聯(lián)電抗器的電抗值實(shí)現(xiàn)高壓電機(jī)的軟啟動(dòng)。但兩種啟動(dòng)方式的區(qū)別在于可控變壓電抗器式軟啟動(dòng)的電流、電壓能夠從零開(kāi)始持續(xù)可調(diào)，如此便避免了啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)電壓的影響，同時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速慢慢上升也減少了啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)傷害，提高設(shè)備使用壽命。此外，這種啟動(dòng)方式控制十分靈活，并且在啟動(dòng)過(guò)程中能夠在額定電流內(nèi)充分加速電動(dòng)機(jī)，緩解啟動(dòng)電流值高的難題。

三、結(jié)論

綜上所述，高壓電機(jī)軟啟動(dòng)有助于機(jī)械設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，具有十分顯著的應(yīng)用效益。隨著大型高壓電機(jī)的廣泛應(yīng)用，加強(qiáng)高壓電機(jī)軟啟動(dòng)方法的探討和研究，對(duì)于我國(guó)工業(yè)發(fā)展具有十分深遠(yuǎn)的影響和作用。