柴安

摘 要：介紹了高壓固態(tài)軟啟動(dòng)器的原理、性能及在八鋼股份公司第二煉鋼廠(chǎng)120噸轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用，介紹了風(fēng)機(jī)高壓變頻器出現(xiàn)故障后，如何通過(guò)高壓軟啟動(dòng)器，平穩(wěn)的啟動(dòng)控制一次除塵高壓風(fēng)機(jī)。

關(guān)鍵詞：高壓軟啟動(dòng)器；單元模塊； 電壓幅值；

當(dāng)前在冶金行業(yè)中，高壓電動(dòng)機(jī)使用較為廣泛，其中變頻器調(diào)速較多，在一些不需要調(diào)速場(chǎng)所，高壓電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)多數(shù)用到了高壓軟啟動(dòng)器，其中高壓固態(tài)交流電機(jī)軟起動(dòng)器具有體積小、功耗低、高可靠性、高靈敏度、無(wú)觸點(diǎn)、免維護(hù)、無(wú)環(huán)境污染、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。與其它傳統(tǒng)的起動(dòng)方法相比較，其特有的智能控制方式，既可以方便準(zhǔn)確的設(shè)置起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)電流、起動(dòng)時(shí)間、停機(jī)時(shí)間等參數(shù)，又可以與微機(jī)、PLC等進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制?，F(xiàn)已在機(jī)械制造、水泥生產(chǎn)、冶金、礦山、采油、化工、水處理、石化等行業(yè)泵、風(fēng)機(jī)、傳送機(jī)、升降機(jī)、離心機(jī)、軋鋼機(jī)等多種負(fù)載上得到廣泛應(yīng)用。

2 高壓電動(dòng)機(jī)參數(shù)

選擇在120噸產(chǎn)線(xiàn)轉(zhuǎn)爐一次除塵高壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，加裝一套可切換的高壓軟起裝置。目前三臺(tái)高壓風(fēng)機(jī)均為變頻器拖動(dòng)，此次改造主要目的是當(dāng)變頻器出現(xiàn)較大故障，短時(shí)間無(wú)法恢復(fù)，能夠迅速恢復(fù)生產(chǎn)的備用措施。高壓電動(dòng)機(jī)為2240KW，型號(hào)： 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(shù)： 0.88

額定轉(zhuǎn)速： 1490 r/min

潤(rùn)滑方式： 油潤(rùn)滑

目前風(fēng)機(jī)低速設(shè)定為500 r/min，對(duì)應(yīng)變頻器頻率為16.7HZ，高速設(shè)定為1300r/min，對(duì)應(yīng)頻率為40.2HZ，變頻器速度給定采用模擬量給定方式，即通過(guò)PLC給定變頻器頻率信號(hào)控制變頻器的轉(zhuǎn)速。

3 高壓軟起的功能和結(jié)構(gòu)

高壓固態(tài)軟啟動(dòng)柜即高壓晶閘管軟起動(dòng)裝置，實(shí)際是串接在三相交流電壓與三相交流異步（及同步）電動(dòng)機(jī)輸入端之間，通過(guò)同時(shí)調(diào)節(jié)三相獨(dú)立的反并聯(lián)晶閘管閥組件的延時(shí)導(dǎo)通角度，來(lái)改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)（及同步電機(jī)）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(dá)到恒流起動(dòng)或者按一斜率變化曲線(xiàn)起動(dòng)或停車(chē)的目的，當(dāng)起動(dòng)完成后，三相旁路接觸器自動(dòng)吸合，電動(dòng)機(jī)投入電網(wǎng)運(yùn)行

高壓固態(tài)軟起動(dòng)器是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)起動(dòng)控制器，用來(lái)保護(hù)和控制中、高壓交流電機(jī)。包括：隔離開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)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(dòng)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(kāi)關(guān)：在起動(dòng)器的輸入電源部分裝有一個(gè)允許電機(jī)直接帶負(fù)載起動(dòng)的隔離開(kāi)關(guān)。這個(gè)隔離開(kāi)關(guān)具有負(fù)載短路時(shí)起動(dòng)和帶負(fù)載停機(jī)的過(guò)載能力。當(dāng)隔離開(kāi)關(guān)合閘時(shí)無(wú)法把控制柜高壓部件部分的門(mén)打開(kāi)。隔離開(kāi)關(guān)帶有連鎖裝置，只有當(dāng)隔離開(kāi)關(guān)切斷電源時(shí)才可以打開(kāi)機(jī)柜的門(mén)。同樣情況當(dāng)機(jī)柜被打開(kāi)時(shí)隔離開(kāi)關(guān)也無(wú)法合閘。隔離開(kāi)關(guān)上的機(jī)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(gè)可視窗口，不用打開(kāi)機(jī)柜門(mén)就可以觀(guān)察離合開(kāi)關(guān)的閘刀是處于分離或合閘狀態(tài)。當(dāng)隔離開(kāi)關(guān)在分離狀態(tài)時(shí)有一個(gè)分離的刀臂通過(guò)機(jī)械裝置與地相連接（對(duì)于14KV是選項(xiàng)部分）。

B、電源保險(xiǎn)絲：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的控制器在每相輸入電源中裝有保險(xiǎn)絲進(jìn)行初級(jí)的電源限流。典型的6900V以下的保險(xiǎn)絲是ANSI標(biāo)準(zhǔn)R型，而10-15KV的控制器是采用ANSI標(biāo)準(zhǔn)E型保險(xiǎn)絲。保險(xiǎn)絲的選擇是根據(jù)電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流和所對(duì)應(yīng)的固態(tài)起動(dòng)器的過(guò)載繼電器。保險(xiǎn)絲和過(guò)載保護(hù)是設(shè)計(jì)用來(lái)防止較低和中等級(jí)的故障。這可以防止過(guò)載電流超過(guò)繼電器額定值，以對(duì)較高的超過(guò)繼電器保護(hù)范圍的故障進(jìn)行有效的保護(hù)。

熔斷器的支架上帶有保險(xiǎn)絲指示器（連線(xiàn)接到絕緣的離合器控制電路），當(dāng)三相中有一相保險(xiǎn)絲開(kāi)路時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)全部三相電源。

C、SCR電源器件：在每相中是用一對(duì)相同參數(shù)的SCR反相平行的安裝在一組的。為了達(dá)到所有使用電網(wǎng)的峰值電壓要求。對(duì)SCR進(jìn)行串聯(lián)，其串聯(lián)數(shù)如①400A，電壓3300V串聯(lián)SCR對(duì)數(shù)2對(duì)， SCR總數(shù)12，②600A，電壓6000V串聯(lián)SCR對(duì)數(shù)6對(duì)， SCR總數(shù)36

D、RC吸收網(wǎng)絡(luò)：RC吸收網(wǎng)絡(luò)提供瞬間電壓保護(hù)電路，以減少dv/dt沖擊電壓。防止SCR模塊的損壞。

E、觸發(fā)電路：SCR是用一個(gè)持續(xù)的脈沖觸發(fā)電路，這個(gè)電路是采用光纖和脈沖變壓器進(jìn)行隔離。

F、主真空接觸器：主真空接觸器是用來(lái)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(dòng)器。

應(yīng)用于順序控制下的接觸器。在正常使用條件下保證其起動(dòng)次數(shù)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)非負(fù)載狀態(tài)下的使用壽命。主真空接觸器是設(shè)計(jì)在最大起動(dòng)比率，旁路接觸器是設(shè)計(jì)在緊急起動(dòng)的比率。10-15KV 600A的起動(dòng)器采用真空拉出式的接觸器，其容量為15KV 600A。這個(gè)控制裝置有兩個(gè)指示燈、三個(gè)電流計(jì)時(shí)器、電流過(guò)流繼電器，并且有一個(gè)電容型器件。旁路接觸器裝置也有兩個(gè)指示燈和一個(gè)電容跳閘元件。

4 高壓軟啟動(dòng)器性能及 保護(hù)

高壓固態(tài)軟啟動(dòng)柜為適用于不同的負(fù)載條件，達(dá)到更好的起動(dòng)效果，固態(tài)軟啟動(dòng)柜設(shè)計(jì)了多種控制功能，實(shí)現(xiàn)以起動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的小電流來(lái)平穩(wěn)加速起動(dòng)，有效的降低起動(dòng)時(shí)電網(wǎng)壓降，克服起動(dòng)時(shí)的電流沖擊和機(jī)械沖擊；需要軟停時(shí)，能向電動(dòng)機(jī)提供平緩漸減的可控電壓，使系統(tǒng)平穩(wěn)停車(chē)。

高壓軟啟動(dòng)器有多種啟動(dòng)方式：限流軟起動(dòng)、電壓線(xiàn)性曲線(xiàn)起動(dòng)、電壓指數(shù)曲線(xiàn)起動(dòng)、電流線(xiàn)性曲線(xiàn)起動(dòng)；多種停車(chē)方式：自由停車(chē)，軟停車(chē)、制動(dòng)剎車(chē)，可根據(jù)負(fù)載不同及具體使用條件選擇不同的起動(dòng)方式和停車(chē)方式。

高壓固態(tài)軟起動(dòng)器保護(hù)功能齊全

缺相保護(hù)：為防止電源缺相而導(dǎo)致大電流燒壞電機(jī)繞組，出現(xiàn)缺相故障時(shí)，則封鎖脈沖，并跳閘，報(bào)警；

外部故障保護(hù)：控制板外部出現(xiàn)故障時(shí)，則切斷電機(jī)電源實(shí)行保護(hù)；

起動(dòng)超時(shí)保護(hù)：如果電壓斜坡起、恒流起動(dòng)、脈沖突跳起動(dòng)時(shí)間超過(guò)了設(shè)定的“軟起時(shí)間”，則封鎖脈沖，關(guān)閉軟起動(dòng)器，執(zhí)行超時(shí)保護(hù)。此后，應(yīng)重新設(shè)置初始電壓和軟起時(shí)間；

過(guò)流保護(hù)：起動(dòng)時(shí)電機(jī)電流超過(guò)限幅值，則1S內(nèi)切斷電機(jī)電源實(shí)行保護(hù)；

運(yùn)行電流定時(shí)限過(guò)載保護(hù)：運(yùn)行過(guò)程中電機(jī)電流過(guò)載超過(guò)設(shè)定時(shí)間，則切斷電機(jī)電源實(shí)行保護(hù)；

相序保護(hù)：當(dāng)輸入相序與輸出相序不一致時(shí)，將封鎖起動(dòng)信號(hào)，給上一級(jí)開(kāi)關(guān)柜跳閘信號(hào)實(shí)行保護(hù)；

起動(dòng)間隔時(shí)間保護(hù)：每小時(shí)起動(dòng)小于6次兩次起動(dòng)時(shí)間間隔大于10分鐘，否則起動(dòng)器將封鎖起動(dòng)信號(hào)實(shí)行保護(hù)。

5 現(xiàn)場(chǎng)改造實(shí)施

除塵原用變頻器運(yùn)行風(fēng)機(jī)，馬達(dá)容量為10KV 、2240KW，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載容量計(jì)算，現(xiàn)增加一套2400KW的軟啟動(dòng)器，與變頻器系統(tǒng)切換使用。增加的軟啟動(dòng)器安裝在電氣室進(jìn)門(mén)口，同時(shí)配套的兩組切換柜（輸入切換、輸出切換），軟啟動(dòng)與切換柜、變頻器系統(tǒng)電纜的敷設(shè)安裝方式：

A：在電源切換柜上 2號(hào)電源銅排與2號(hào)變頻器的高壓電源輸入側(cè)間敷設(shè)電纜，與原電纜并接；電源切換柜內(nèi)將轉(zhuǎn)換銅排連接在軟啟動(dòng)輸出測(cè)銅排上；

B、在輸出切換柜上 2號(hào)輸出銅排與2號(hào)變頻器的輸出側(cè)（馬達(dá)電纜）間敷設(shè)電纜，與原電纜并接；輸出切換柜內(nèi)將輸出轉(zhuǎn)換銅排連接到軟啟動(dòng)輸出排測(cè)。

C、在電源切換柜的軟啟動(dòng)輸入排測(cè)與軟啟動(dòng)輸入測(cè)間敷設(shè)電纜。

D、在輸出切換柜的軟啟動(dòng)輸出排測(cè)與軟啟動(dòng)輸出測(cè)間敷設(shè)電纜。

E、在軟啟動(dòng)柜與PLC柜側(cè)敷設(shè)控制電纜與電源電纜。

當(dāng)某一臺(tái)變頻器系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，需要用軟啟動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，只需將對(duì)應(yīng)的高壓電源、馬達(dá)電纜與切換柜內(nèi)對(duì)應(yīng)的電纜并接即可。

6 結(jié)束語(yǔ)

同過(guò)高壓軟啟動(dòng)器在第二煉鋼廠(chǎng)一次除塵高壓風(fēng)機(jī)上試運(yùn)行，證明這套系統(tǒng)可以平穩(wěn)的啟動(dòng)運(yùn)行風(fēng)機(jī)系統(tǒng)， 同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)除塵風(fēng)機(jī)變頻器的備用設(shè)備，為產(chǎn)線(xiàn)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了進(jìn)一步的保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]ABB高壓軟啟動(dòng)用戶(hù)手冊(cè).ABB電氣設(shè)備有限公司 2012

[2] 姜濤. 高壓軟啟動(dòng)器在煉鐵廠(chǎng)的應(yīng)用. 《綠色科技》，2012