王爽 劉婷

臥龍電氣集團(tuán)遼寧榮信電氣傳動(dòng)有限公司 遼寧鞍山 114018

緩解交流高壓電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)沖擊一般采取以下幾種軟啟動(dòng)手段：第一種是固態(tài)可控硅軟啟動(dòng)；第二種是液力耦合軟啟動(dòng)；第三種是自耦降壓?jiǎn)?dòng)。無(wú)論針對(duì)哪種啟動(dòng)方式而言，其最佳效果也只能確保啟動(dòng)沖擊電流在兩倍左右，倘若受到電網(wǎng)容量約束，那么就不能令電機(jī)啟動(dòng)沖擊問(wèn)題得到妥善處理，而此時(shí)借助于用變頻器無(wú)擾動(dòng)同步軟啟方式就可以解決上述難題。

1 切換方式的選擇與比較

對(duì)變頻器軟啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)行充分利用，一般有如下控制手段：異步投切。當(dāng)電機(jī)通過(guò)變頻器啟動(dòng)達(dá)到工頻后，先斷開(kāi)變頻器輸入輸出開(kāi)關(guān)，再閉合旁路開(kāi)關(guān)，工頻電源投入，電機(jī)工頻運(yùn)行。顯然這種方式容易上手，但在投入工頻電源瞬間易造成2-3倍左右沖擊，嚴(yán)重時(shí)能達(dá)到5倍左右，對(duì)系統(tǒng)影響較大，易增加切換失敗概率。

無(wú)擾動(dòng)同步切換。變頻器拖動(dòng)電機(jī)加速到工頻轉(zhuǎn)速后，再通過(guò)尋相裝置對(duì)變頻器輸出加以調(diào)整，使變頻器和工頻電源側(cè)保持指標(biāo)相同，直到檢測(cè)無(wú)誤之后，先閉合旁路開(kāi)關(guān)，電機(jī)處于工頻和變頻同步供電狀態(tài)，后斷開(kāi)變頻器輸入輸出開(kāi)關(guān)，變頻器退出。對(duì)這種控制方式分析后可知，其在電源切換時(shí)不會(huì)形成沖擊電流，是現(xiàn)階段效果明顯的電機(jī)軟啟方式[1]。

2 高壓變頻器無(wú)擾同步軟啟動(dòng)功能的應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目介紹

某公司排水泵房共安裝有6臺(tái)6kV/1000kW排水泵，因受到電網(wǎng)容量約束，6臺(tái)排水泵無(wú)法全壓直接啟動(dòng)，解決方案為采用臥龍電氣集團(tuán)遼寧榮信電氣傳動(dòng)有限公司非常成熟的無(wú)擾同步軟啟動(dòng)技術(shù)對(duì)4臺(tái)排水泵進(jìn)行改造，旨在早日實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。

2.2 主回路構(gòu)成

如圖1所示，系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：變頻軟啟動(dòng)器、進(jìn)線開(kāi)關(guān)KM1、出線開(kāi)關(guān)KM2、旁路開(kāi)關(guān)KM3、輸出緩沖器L及其旁路開(kāi)關(guān)KM4。變頻器內(nèi)集成尋相裝置，是在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中執(zhí)行并網(wǎng)時(shí)使用的指示、監(jiān)視、控制裝置，它可以檢測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)兩側(cè)的電網(wǎng)頻率、電壓幅值、電壓相位是否達(dá)到條件，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)并網(wǎng)。通過(guò)將其采集結(jié)果反饋到PLC中，比對(duì)電網(wǎng)電壓條件來(lái)對(duì)變頻器輸出電壓參數(shù)加以調(diào)節(jié)直至變頻器進(jìn)入電壓跟隨狀態(tài)，滿足同步切換并網(wǎng)條件，PLC下達(dá)指令接通網(wǎng)側(cè)電源，在整個(gè)環(huán)節(jié)中電網(wǎng)和變頻器是處于并網(wǎng)運(yùn)作狀態(tài)的，直到電網(wǎng)投切徹底結(jié)束變頻器才能成功進(jìn)入到相應(yīng)的電流控制模式中，目的是為外部開(kāi)關(guān)切換動(dòng)作提供諸多的時(shí)間，以此來(lái)保障同步投切期間的平滑過(guò)渡，同時(shí)還要確保變頻器封鎖輸出，外部開(kāi)關(guān)動(dòng)作，繼而實(shí)現(xiàn)電機(jī)到工頻的科學(xué)轉(zhuǎn)換[2]。

2.3 輸出緩沖器選型

就輸出緩沖器而言，其通常由電抗器構(gòu)成。結(jié)合多次實(shí)踐與論證，6kV/1000kW的異步電動(dòng)機(jī)，其同步切換電抗器是：6kV/120A/2.7mH。

計(jì)算公式是V= ù LI =2fLI 。其中V表示電壓降；ù表示角頻率；L表示電抗器電感量；I表示額定電流；f表示額定頻率。

2.4 無(wú)擾動(dòng)同步軟啟控制過(guò)程

在系統(tǒng)開(kāi)啟前期階段，除了要提前對(duì)系統(tǒng)做好合閘工作，還要控制電源上電操作，接通每一個(gè)低壓電源使控制系統(tǒng)工作。模式選擇包括排水泵變頻調(diào)速模式和排水泵無(wú)擾動(dòng)軟啟模式。

以選擇排水泵無(wú)擾動(dòng)軟啟模式為例，首先將變頻器的輸出開(kāi)關(guān)KM2合，進(jìn)線開(kāi)關(guān)KM1合，變頻器受電發(fā)出啟動(dòng)指令，變頻器帶動(dòng)電機(jī)從零速開(kāi)始啟動(dòng)加速，當(dāng)變頻器拖動(dòng)電機(jī)達(dá)到電網(wǎng)側(cè)工頻時(shí)即產(chǎn)生與之匹配的電壓波形，通常情況下，尋相裝置鎖相成功，同時(shí)滿足相關(guān)要求之后，也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電壓波形。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出合旁路指令使工頻開(kāi)關(guān)KM3閉合后，可見(jiàn)如下情況：一變頻器輸出聯(lián)鎖切斷；二變頻器停止輸出；三輸出開(kāi)關(guān)KM2斷開(kāi)。在整個(gè)環(huán)節(jié)中保持KM1斷開(kāi)，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束[3]。

鎖相開(kāi)始至電流控制流程至關(guān)重要，檢測(cè)參數(shù)的真實(shí)性，各器件動(dòng)作及時(shí)性等均與啟動(dòng)過(guò)程是否順利實(shí)現(xiàn)密不可分，而PLC控制器檢測(cè)采集、控制響應(yīng)等在整個(gè)系統(tǒng)中扮演著重要的角色。

2.5 無(wú)擾動(dòng)同步軟啟改造效果

通過(guò)對(duì)該項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)證，基于變頻器無(wú)擾動(dòng)同步軟啟排水泵的情況下，啟動(dòng)電流一直控制在相應(yīng)的電流范圍內(nèi)，啟動(dòng)切換環(huán)節(jié)也處于平穩(wěn)狀態(tài)，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較大的影響，達(dá)到了理想目的。不僅如此，系統(tǒng)還整合有變頻調(diào)速運(yùn)行模式，這樣用戶(hù)就可以在全面了解自身需求的基礎(chǔ)上對(duì)運(yùn)行模式加以調(diào)節(jié)，繼而促進(jìn)變頻器使用率的全面提升[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

高壓變頻器無(wú)擾同步軟啟動(dòng)技術(shù)的關(guān)鍵在于處理切換期間的大電流問(wèn)題，所以只有選擇切實(shí)可行的輸出緩沖電抗器電感值才容易達(dá)到理想的目的。在具體切換期間每一個(gè)開(kāi)關(guān)的精確與切斷結(jié)果均存在著密切的聯(lián)系，盡可能降低鎖相后電網(wǎng)電源和以下參數(shù)的差值是有效降低切換時(shí)沖擊電流的關(guān)鍵：一是變頻器輸出電壓幅值；二是頻率等。在整個(gè)環(huán)節(jié)中均借助于PLC智能化自動(dòng)控制，不需要采取人為的方式進(jìn)行，省時(shí)省力。