徐玲玉

（唐山市水利規(guī)劃設計研究院，河北唐山 063000）

幾種高壓軟起動裝置的比較

徐玲玉

（唐山市水利規(guī)劃設計研究院，河北唐山 063000）

對多種高壓異步電機的軟起動裝置進行了分析比較，特別是結合取水泵站的現實條件，最終選擇了性價比最高，占地最小的RYZQ高壓干式軟起動裝置。

高壓軟起動；液態(tài)水電阻；可控硅；磁控磁閥；開關變壓器；RYZQ高壓干式調壓軟起動

1 概述

河北省唐山市邱莊水庫引水工程主要為唐山城市工業(yè)及部分生活供水，使企業(yè)及居民供水安全性得到充分保障，促進唐山經濟的全面及可持續(xù)發(fā)展。本工程取水泵站設置14臺臥式離心泵，配套14臺單機容量355kW、額定電壓10kV的高壓異步電機。針對高壓異步電機起動方式的特點，結合本工程布置場地比較緊張的要求，進行比選，排除了起動電流倍數大的高壓電抗器的傳統(tǒng)起動方式，最終選用起動性能好的高壓軟起動裝置。

2 高壓軟起動裝置技術比較

2.1 液態(tài)水電阻軟起動

液態(tài)水電阻軟起動的原理：加有介質的水體是良導電體，電極板在介質水的距離越遠電阻就越大，距離越近電阻就越?。唤橘|水溫度越高電阻就越小，溫度越低電阻就越大，所以水電阻起動的原理就是靠銅極板在介質水中的移動距離和調節(jié)介質水溫度的高低來控制電阻大小，進而控制電機的起動電流。

液態(tài)水電阻軟起動價格便宜，不產生諧波，能解決高壓電機的軟起動，但缺點也較明顯：

（1）受環(huán)境溫度的影響比較大，應用場合受限制，如高寒地區(qū)、高溫地區(qū)、井下等不能使用。

（2）控制性能差，化學無機物的溶解度受外界溫度的影響，溫度越高溶解得越多，電阻率越小，溫度越低溶解越少，電阻率越高，夏天（溫度可高達50℃）起動電流大，而冬天（溫度為0℃）起動困難，嚴重時需要重新配液方可解決。加上水的蒸發(fā)和補充及其他導電離子進入液阻箱，均會引起液體電阻的改變。

（3）液阻箱容積龐大，占用空間位置很大，2000kW以下需由高壓水阻柜+高壓運行柜+高壓開關柜組成，2000kW以上需由3～5臺柜組成，而高壓水阻柜的體積比高壓開關柜更大，用戶在使用時要提供相當大的場地。

（4）使用麻煩，維護繁瑣，須經常維護。金屬電極板長期浸泡于帶腐蝕的電解液中，銹蝕相當快，需要常作表面處理，而且極板使用壽命短，必須常更換。

（5）最關鍵的缺陷是安全性差，這是該裝置最大的隱患，水箱由PVC材料板焊接構成，水箱在長期使用和反復發(fā)熱的情況下，容易老化變形和損壞，絕緣下降，一旦維護或更換不及時，產生泄漏或液阻位過低，起動時有引起裝置爆炸的危險，爆炸后引起高壓接地，給人員設備帶來災難性的后果。在起動時，特別是在極板運行中處理不好會造成導電水飛濺，安全性很差。

2.2 固態(tài)可控硅（晶閘管）軟起動

固態(tài)可控硅（晶閘管）軟起動是利用晶閘管進行交流調壓，利用晶閘管可以相控改變晶閘管導通的相位角來調節(jié)電壓。固態(tài)可控硅（晶閘管）軟起動屬于干式起動，不受環(huán)境、地理條件限制，起動曲線可控制，體積相對水電阻較小。

但是高壓固態(tài)可控硅軟起動裝置有以下缺點：

2.2.1 諧波問題

高壓可控硅軟起動采用可控硅斬波原理，該調壓方式存在一致命缺陷，由于斬波，使電壓無法實現正弦波輸出，還會出現大量諧波，形成對電網系統(tǒng)諧波污染，危害極大。

2.2.2 可靠性低

由于電子產品可控硅無法耐受高壓，所以每一相導電支路均由多個可控硅串聯分壓組成，串聯分壓回路中，有一只可控硅出故障失效后，其他未損壞的可控硅將承受過高電壓，將造成整串元器件的損壞，或一只可控硅被擊穿斷路后，同樣會使整串電路不通。而且其他的電子元件數量多，在使用一段時間后，各種電子元器件的參數會發(fā)生變化，使電子元器件容易出現故障，所以這種電子的軟起動可靠性低，一旦元器件損壞，用戶很難修復，操作維護要求都較高。

2.2.3 技術難度大

可控硅軟起動雖可實現恒電流起動、線性電壓斜坡起動等性能，但其技術均較為復雜，技術難度較大，故障率高；發(fā)生故障時，解決的技術難度大，維護成本高，事故處理周期較長，價格相當昂貴。

2.2.4 其他

可控硅軟起動使用還受到地理環(huán)境、溫度、應用場合等限制。

2.3 高壓磁控、磁閥軟起動

高壓磁控、磁閥軟起動工作原理是通過低壓可控硅來調節(jié)電抗器磁場，從而達到改變電機起動電流的目的，起動電機。在原電抗起動的情況下作了一些改良，但起動效果仍不理想，存在以下問題：

（1）電抗值調節(jié)范圍窄，起動時電流大，對電網和電機沖擊大，軟起動效果不佳。

（2）有諧波污染，只要是用可控硅調節(jié)就必然有諧波，對附近的繼電保護裝置和其他電子裝置造成干擾。

（3）控制靈敏度差，噪聲較大。

2.4 開關變壓器軟起動

開關變壓器軟起動方式是在變壓器基本原理上一種新的應用技術，它把變壓器與晶閘管相結合，使變壓器在電路中起到一個開關的作用。在電流的每半個周期內開關一次，以實現相位控制。晶閘管放在變壓器的低壓側，免去了串聯的高風險性。高電壓容量靠變壓器初級線圈的繞制來解決，高電流容量靠變壓器的并聯來解決。

但是開關變壓器軟起動裝置有以下缺點：

（1）開關變壓器軟起動裝置除了軟起動柜外要另外配備一臺開關變壓器，用戶在使用時還要提供額外的場地。

（2）晶閘管相控裝置是一個強大的高次諧波源，可能對附近的繼電保護裝置和其他電子裝置造成干擾。

2.5 RYZQ高壓干式調壓軟起動

RYZQ高壓干式調壓軟起動是采用在高壓電動機的起動回路中串聯可調電感線圈，以達到電動機電壓可調的軟起動效果。其工作原理：通過改變電感線圈磁場中磁介質的導磁率，而改變線圈的磁場程度，使電感線圈的電感（阻抗）值在預定的時間內由大到小，達到線圈電感（阻抗）值無極可調，使電動機端電壓逐漸上升至全壓，實現電動機的軟起動。

RYZQ高壓干式軟起動具有以下優(yōu)點：

（1）將開關柜、運行柜和起動柜一體化設計，體積小、安裝維護容易簡便。

（2）免維護設計，投入使用后無其他維護，可以節(jié)約大量的維護費用與消耗。

（3）開環(huán)磁路的設計保持了工頻電網的正弦波，無諧波污染，抗干擾性強，解決了諧波對電機的沖擊，延長了電機繞組的使用壽命。起動電流從0.8倍起平穩(wěn)升至整定值，既降低了設備機械在起動過程中受到的猛烈沖擊，提高了設備的使用壽命，又降低了起動時大電流對電網的沖擊。

（4）不受使用環(huán)境和溫度與地理位置的影響，適用于各種環(huán)境條件。

（5）節(jié)能效果好。

（6）安全性能高，過載能力強，控制參數及曲線調整范圍大。

2.6 幾種高壓軟起動裝置的比較

綜上所述，對液態(tài)水電阻軟起動、固態(tài)可控硅（晶閘管）軟起動、高壓磁控、磁閥軟起動、RYZQ高壓干式調壓軟起動進行深入比較，如表1所示。

表1 幾種高壓軟起動裝置對比

續(xù)表1

由此可見，RYZQ高壓干式調壓軟起動，能完全代替可控硅、磁控、磁閥軟起動、液態(tài)水電阻及開關變壓器軟起動裝置，故在本工程中最終選定RYZQ高壓干式調壓軟起動裝置。

3 結語

RYZQ高壓干式調壓軟起動解決了其他各種高壓軟起動裝置存在的受環(huán)境溫度影響大、控制性能差、安全性差、維護繁瑣、諧波污染大、故障率高、電流調節(jié)范圍窄等缺點，具有良好的起動性能、無諧波污染、體積小、安全性高、節(jié)能效果好、價格經濟、免維護等優(yōu)勢，為大容量高壓電動機的進一步推廣應用奠定了技術基礎，在今后的排灌、供水、污水處理、化工、礦業(yè)等行業(yè)工程中具有廣泛的社會意義和廣闊的市場前景。

［1］楊芳春.電機與傳動［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1995.

［2］周希章，周全.電動機的起動、制動和調速［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2001.

［3］王正茂.電機學［M］.西安：西安交通大學出版社，2000.

［4］劉利，王棟.電動機軟起動器實用技術［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［5］高越農.高壓軟起動［J］.自動化博覽，2003，20（5）.

［6］高越農.磁控軟起動［J］.電氣時代，2002（10）.

［7］潘政剛.中壓（3～10kV）電動機起動方法的分析與比較［J］.電氣世界，2002（11）.

［8］謝約鈞，胡丹.南昏電排站潛水型高壓異步電動機的軟起動設計與應用［J］.湖南水利水電，2008（2）.

［9］甘世紅，楮建新，顧偉，等.高壓異步電動機軟起動方法綜述［J］.電氣傳動，2005，35（10）.

［10］杜久永.幾種中高壓降壓軟起動方式的探討［J］.硅谷，2010（14）.

Several Kinds of High Pressure Soft Starting Device in Comparison

XU Ling-yu
（Tangshan Water Planning Design and Research Institute,Tangshan 063000，China）

Analysed and compared a variety of soft starting device of high voltage asynchronous motor，especially combined with the real conditions of the RYZQ high pressure dry soft starting device that has a highest cost performance and smallest covering area.

high voltage soft starter；liquid water resistance；SCR；magnetron magnetic valve；switch transformer；RYZQ high-voltage dry-type voltage regulating soft starter

TM343

B

1672-9900（2014）03-0057-03

2014-01-08

徐玲玉（1980-），女（漢族），河北唐山人，工程師，主要從事電氣設計工作，（Tel）13932557457。