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高壓鼠籠式交流電動機液態軟起動裝置的應用
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1概述

　　為適應市場發展的要求，邢鋼自2002年起新上12000m3/h制氧機，其中空氣透平壓縮機電機采用德國西門子公司產品，電動機型號636-4HX60-Z，額定功率6120kW，電壓6000V，電流680A，額定轉速2980r／min，星形接法。采用全壓直接起動時，起動電流6.8倍，達到4500A，造成電網電壓下降，影響共網其它電氣設備的正常運行，同時對電機本身及電纜的絕緣破壞很大，加速絕緣老化，對設備安全穩定運行造成極大威脅。為了控制其起動時的浪涌電流和對電網造成較大沖擊，按以往經驗只能采用降壓起動方式。目前國內大型高壓籠型電動機降壓起動方式一般均采用傳統的串接電抗器或自耦變壓器起動，降低起動電流的效果不是很好，而且設備制造周期較長，造價高。鑒于以上情況，經過充分調研與論證，我們采用了追日電氣公司生產的GZYQ-6500/6-YS型液態軟起動裝置，正式投用一年多來的結果表明，該電機起動柔和平穩。為保證起動時間不至過長，整定電流倍數為額定值2.0-4.5倍左右，起動時母線電壓下降小于7％-15％，完全滿足設計和生產要求，為企業創造了顯著的經濟效益。
　　我們選擇增加NKL-2000-8電抗器起動，電機接線方式見圖1，計算端電壓。
　　
　　
　　通過以上計算可知，為滿足起動電流小于4.5倍額定值而選取電抗器接入系統后，母線壓降達40％，不能滿足設計要求小于7％～15％，故接入電抗器無法滿足起動要求。

　　　　　　　　　　　　　　圖1電機接線方式

2性能特點

　　鼠籠式電動機軸定子端在串電阻后其電機上的電壓肯定要降低，而起動電流也會相應降低，由于起動轉矩M正比于I2，所以起動轉矩較之全壓起動有所損失。對于數量龐大的風機、水泵、空壓機組這些非恒轉矩負載起動時，并不需要起動瞬間有很大的起動轉矩，而往往是因為大功率高壓鼠籠型電機起動時很難有合適的配套產品，才不得不采用全壓起動，這樣不但起動電流很大，對電動機及被拖動設備造成沖擊，而且也直接影響電機的壽命及電網的質量。
　　高壓鼠籠式電動機傳統的起動方式，一般只能采用串電抗器起動，由于其制造參數固定，現場抽頭無法根據電動機及負荷的工藝情況進行調整，故很難獲得理想的起動參數，降低起動電流的效果也不是很好，一般只能控制在3-4倍額定電流左右。且電抗器電流也無法解決，其功率范圍國際規定一般只允許在2400kW、6kV以內，相同功率的電機，不同的負載，不同的工藝參數，起動次數及頻繁程度要求不同，工作環境不同等，理論上都要求配備不同的起動阻抗，以獲得良好的起動特性。這實際上也意味著每臺不同的電機應有自己最適宜的起動電阻存在，既能使起動以軟起動方式成功完成，又將起動電流控制在最小范圍內，從而降低起動沖擊，保護被拖動設備及電網。
　　電液變阻的最大長處就是它的阻值可塑性好，靠改變水中的適宜導電質的濃度來改變本身的電阻率，其可調整范圍理論上是非常大的，這是其他成批制造出來的定尺寸、定匝數、定材質，因而阻抗固定的電抗器類起動所無法比擬的。該起動器是在被控電動機的轉子(繞線式)或定子(鼠籠式)回路中串接一個可以調整的液體電阻，通過傳動機構使液體電阻均勻減小，起動過程完成后外電阻為零并自動切除，從而保證被控電動機起動過程具有平滑、無沖擊的軟特性。它能使起動電流控制在額定電流的2倍以下，并能保證獲得較大的起動轉矩。由于起動完成切除外接電阻時無沖擊，故而避免了對電網的沖擊。

3系統的構成及原理

　　系統的構成及原理見圖2所示，在定子回路中串入電液變阻起動器的三相電阻，其中QFl為主機運行斷路器，QS為隔離開關，QF2為星點短接斷路器，Rs為電液變阻起動器。電液變阻器由3個相互絕緣的電液箱構成，內部盛有電液的一組相對應導電極板，其中一動一定，動極板組通過傳動機構及伺服控制系統控制運行。起動開始后，根據電動機起動電流的大小可自動調整液阻值，使整個起動過程控制在較小起動電流下均勻升速，而液阻無級切除，從而實現電動機的軟起動。系統結構方案見圖3所示。
　　

　　　　圖2原理圖　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3結構方案圖

4液阻濃度的計算

　　該自動電液變阻起動器阻值的最佳配置是控制適宜的起動電流及使空壓機能正常起動，液阻配置參考公式如下：
　　