對水電站設計中選用低壓軟啟動器時的**
通江縣地電力管理辦公室馮順剛
【主題詞】： 電站設計選用低壓軟啟動器**
【摘要】：我在水電站設計中發現，過去水電站設計中選用的水幫浦、閘門、行車等裝置配套的電動機的容量越來越大，電機起動時產生的瞬時電流已影響到廠用裝置的安全及穩定。而軟啟動器體積小，轉矩可以調節、啟動平穩衝擊小，並具有軟停機功能等優點，在電站設計中得到了越來越多的應用。
由於軟啟動器是近年來才發展起來的啟動裝置，在設計、安裝、除錯和使用方面還缺少指導性的規範與規程。在選型、除錯工作中又遇到了一些技術問題。如：
啟動器的選型、軟啟動衝擊電流與過流保護整定值的確定、軟啟動器容量與廠用變壓器容量的之間的關係。現就對這些問題進行**。
一、軟啟動器的分類
現在常用的軟啟動器主要有三種：電子式、磁控式和自動液體電阻式。
電子式以閘流體調壓式為多數。變頻器在某種意義上也是一種軟啟動器，而且是能夠真正地實現軟啟動的啟動器，但裝置較貴，為降低水電站單位千瓦造價，目前很少採用。
閘流體式軟啟動器是串接在電源與電動機之間的三組正反向併聯的閘流體，通過微電腦控制觸發導通角實現交流調壓。閘流體式軟啟動器的啟動方式有斜坡電壓型、突跳加斜坡電壓型和限流型等可供選擇。
磁控式軟啟動器是利用磁放大器原理製造的串聯在電源和電動機之間的三相飽和電抗器構成的軟啟動裝置。啟動時通過數字控制板調節磁放大器控制繞組的激磁電流，改變飽和電抗器的電抗值調節啟動電壓降，實現電動機軟啟動。
但不管是閘流體式軟啟動器還是磁控式軟啟動器，在啟動時都只能調節輸出電壓，達到控制啟動時的電壓降、限制啟動電流的目的。一般的軟啟動器不能調節電源頻率，也就不能象變頻器那樣從零頻零壓開始啟動電動機，實現無衝擊啟動。實際上軟啟動器在啟動裝置時還是要產生一定的衝擊電流的。
閘流體式軟啟動器採用斜坡電壓啟動時，開始時要使軟啟動器輸出乙個初始電壓（初始電壓在80~280v之間可以調節），使電動機產生足以克服機械裝置的靜摩擦的初始轉矩，拖動裝置開始轉動，啟動電流為is。在微電腦的控制下，繼續增加輸出電壓使電動機加速。當軟啟動器的輸出電壓接近額定電壓時，電動機就已達到額定轉速，is降為負荷電流in。
啟動時間t1結束時，軟啟動器輸出額定電壓並發出旁路訊號，使旁路接觸器閉合，軟啟動器停止輸出電壓，電動機轉入正常執行。軟啟動的初始轉矩可以通過給定初始電壓和啟動時間進行調節，控制啟動電流在2~4.5倍電動機額定電流以內。
低壓軟啟動器的停車方式主要有自由停車，軟停車，制動停車三種。傳統的電動機停車方式常用自由停車，但在有些情況下自由停車會產生很大問題，如高層建築的水幫浦系統，如果採用自由停車，會產生巨大的「水錘」效應，使管道、水幫浦損壞。因此利用軟停車可以消除自由停車帶來的這種反慣性衝擊。
在停車時刻t2發出停車指令，電動機的端子電壓從un緩慢下降，在電壓下降瞬間電動機電流會有乙個小的電流衝擊，然後電動機電流會隨電壓的下降而下降，直至電動機停下來。
二、低壓軟啟動器選用時應注意的問題
（1）低壓軟啟動櫃電氣接線與元件排列
一般低壓軟啟動要便於銅排連線。軟啟動器安裝在接觸器的右側則不受其他元件發熱的影響。軟啟動器與控制櫃邊壁及其他元件間距要求≥100mm，方便軟啟動器散熱。
（2）軟啟動器選型
除了對技術、效能、**進行比較外，還要考慮廠變的容量、裝置啟動負荷輕重、啟動頻率等問題。
對於水幫浦啟動負載較輕的裝置，則可選擇功能簡單、**較低、操作方便的軟啟動器。這類裝置根據電動機額定功率，選用樣本規定的相同容量的軟啟動器就能滿足需要。對於大型風機、破碎機等啟動負荷比較重的裝置，應該選用啟動功能比較多、有限流啟動功能、自身保護比較齊全的軟啟動器。
尤其功率比較大的裝置（通常為200kw以上），最好選用啟動功能比較全的高效能軟啟動器。
（3）隔離開關和熔斷器選擇
在軟啟動櫃中可以選用隔離開關也可以選用具有隔離功能的塑殼斷路器。小功率軟啟動櫃宜選用隔離開關熔斷器組合的刀熔開關。不但起到隔離保護作用，還可以降低工程造價。
隔離開關的額定電流大於電動機額定電流就可以滿足執行要求。
由於軟啟動器中閘流體的浪湧焦耳積分值有限，選用斷路器做短路保護裝置不能有效保護閘流體元件。建議選用快速熔斷器做短路保護裝置。快速熔斷器可選用半導體保護熔斷器。
選用快速熔斷器一般不用做分斷能力校驗，因為半導體熔斷器的額定分斷能力為50ka，快速熔斷器的分斷能力可達到120ka，完全能夠滿足一般配電裝置的要求。另外熔斷器還有限流功能，對閘流體的保護要比斷路器可靠。
快速熔斷器的額定電流的選用原則是裝置啟動時不會熔斷，裝置安裝處發生最小短路電流時必須可靠熔斷。具體選用時可根據裝置的負荷性質和電動機的啟動電流，查閱熔斷器製造廠提供的熔斷器時間—電流特性曲線、i2t值及閘流體的i2t值進行計算選擇。在缺少上述資料時也可按下述經驗公式計算選用：
ifn≥(1.8~2.0)*ie(a)
ifn—快速熔斷器額定電流(a)
ie—電動機額定電流(a)
（4）旁路接觸器的選擇
軟啟動結束時電動機已在額定電壓上執行，所以按電動機的額定電流選用交流接觸器就能滿足要求。
（5）過負荷保護裝置的選擇
軟啟動裝置的過負荷保護裝置應該選用具有過載保護、斷相保護和溫度補償功能的熱過載繼電器。具體選用時，要使電動機的工作電流在熱元件整定電流範圍以內。工作時容易過載的裝置，要使電動機的額定電流值靠近熱元件整定電流範圍的下限。
（6）變壓器負載能力及保護整定值的計算
在軟啟動裝置選用時除注意上述要求外，還要注意為裝置供電的變壓器的負載能力。如果事前變壓器已接近滿載，要慎重選用軟啟動裝置。尤其是要增設功率比較大的裝置時，更要核對校驗變壓器的荷載能力和保護的整定值；
增加軟啟動裝置後，變壓器二次側斷路器的短路短延時脫扣器的整定值ir2為：
ir2≥1.1(il+1.35*k*ie) a
式中：il—變壓器正常執行時的負荷電流 a
k—新增加軟啟動裝置的啟動電流與電動機額定電流的比值（見表1）；
ie—新增加電動機的額定電流 a。
計算出的整定值應小於變壓器二次側斷路器現在的實際短路短延時脫扣器的整定值；否則，在裝置啟動時，變壓器二次側斷路器要分斷跳閘。造成軟啟動器起動失敗。
表1典型裝置軟啟動效果及啟動電流參考值（參考其它資料）
三、裝置安裝使用
軟啟動控制櫃安裝完成後要進行認真地檢查並核對接線是否正確，連線是否可靠。因為閘流體等電子器件不允許做絕緣電阻測試，所以只能用數字萬用表高阻檔檢查軟啟動器中閘流體的絕緣情況。新的軟啟動器每組閘流體輸入輸出端子間測量電阻值應指示1.
3mω左右，相間（相間未接控制迴路時）、相對地測量電阻值應該指示無窮大。檢查確認無誤後，在軟啟動器輸出端接上一台小功率電動機並設定啟動方式、初始電壓、啟動時間和停機時間等技術引數。在電動機與軟啟動器連線前，必須用500v絕緣電阻測試器檢查電動機和電纜的絕緣狀態。
只有絕緣電阻符合有關規定，才准許將電動機連線到軟啟動器輸出端進行啟動試驗。第一次軟啟動前要對機械進行人工盤車，檢查機械有無問題，然後進行裝置啟動試驗並調節好啟動引數後，就可以正式使用了。
軟啟動器啟動轉矩大而且可以調節、裝置啟動時間短、有軟停機功能、元件少維修量小，能夠完成比較困難的裝置的啟動。軟啟動器在電站的設計中得到更多的使用，更好的提高電站執行的可靠性，對降低水電站工程造價也可以起一定作用。
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