軟起動器在水泵電機(jī)起動中的應(yīng)用
1 概 況
龔嘴水力發(fā)電總廠位于四川省境內(nèi)的大渡河上,由龔嘴和銅街子兩個電站構(gòu)成梯級水力發(fā)電,其中龔嘴電站裝機(jī)容量7×100 MW,銅街子電站裝機(jī)4×150 MW,總裝機(jī)容量1 300 MW。龔嘴水電站分為地上地下廠房,地上廠房為壩后式明廠房,裝機(jī)容量4×100 MW,地下廠房為洞內(nèi)式廠房,裝機(jī)容量3×100 MW;銅街子電站位于龔嘴電站下游約33 km,也為壩后式明廠房。龔嘴電站排水系統(tǒng)分為機(jī)組檢修排水系統(tǒng)、廠房滲漏排水系統(tǒng)、壩體滲漏排水系統(tǒng)和地下廠房廠區(qū)滲漏排水系統(tǒng),共有6個集水井、19臺排水泵電機(jī);銅街子電站排水系統(tǒng)分為機(jī)組檢修排水系統(tǒng)、廠房滲漏排水系統(tǒng)、壩基滲漏排水系統(tǒng)和壩體滲漏排水系統(tǒng),共有4個集水井、13臺排水泵電機(jī)。
2 問題的提出
傳統(tǒng)的電機(jī)起動方式一般采用全壓、星形-三角形或降壓起動,目前國內(nèi)大電機(jī)采用的交流電動機(jī)降壓起動器主要為自耦變壓器、電阻器等幾種形式。龔站壩體集水井有2臺225 kW電機(jī)和2臺75 kW電機(jī),銅站壩體集水井有3臺132 kW電機(jī),銅站檢修集水井有3臺225 kW電機(jī),它們的起動方式為降壓起動,降壓裝置為自耦變壓器。在運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)接觸器觸頭或自耦變壓器燒壞等現(xiàn)象。特別是龔站壩體集水井2臺225 kW電機(jī),由于它的動力電源有兩路,一路電源來自廠用400 V系統(tǒng),另一路電源來自大壩400 V系統(tǒng)(備用電源)。當(dāng)使用備用電源時,大壩400 V系統(tǒng)負(fù)荷容易接近大壩400 V變壓器額定負(fù)荷,所以電機(jī)起動時,其沖擊電流較大引起電壓變化,在電壓變化時起動出現(xiàn)大壓降和高電流峰值,轉(zhuǎn)動力矩大,延長了起動時間,產(chǎn)生嚴(yán)重的惡性循環(huán),容易造成接觸器觸頭過流發(fā)熱而受損或使自耦變壓器過熱而燒壞等不良現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了電廠的安全生產(chǎn),而且自耦變設(shè)備笨重復(fù)雜,維護(hù)費(fèi)用較大、檢修工作量大。因此,我廠對電站集水井排水水泵電機(jī)起動方式進(jìn)行了改造,使用一種新的電機(jī)起動方式即電機(jī)軟起動。
3 軟起動器的應(yīng)用
根據(jù)電廠實(shí)際情況和運(yùn)行特點(diǎn),經(jīng)過長時間調(diào)研和選型,最后選用了施耐德電氣公司生產(chǎn)的Aitstart46型軟起動器,該型號軟起動器為系列產(chǎn)品,額定電流12 A至1 200 A,可控制電源電壓在208～500 V之間,額定功率在2.2～800 kW的電機(jī)。
3.1 Aitstart46軟起動器的工作原理
軟起動器的工作原理是可控硅接在電動機(jī)的三相供電線路上,利用可控硅的電子開關(guān)特性,通過微電腦控制其觸發(fā)角的大小來改變可控硅的開通程度,由此改變電動機(jī)輸入電壓的大小,以達(dá)到控制電機(jī)的起動特性。當(dāng)電機(jī)起動過程完成后,控制器便控制真空接觸器吸合,短掉所有可控硅,使電機(jī)直接投網(wǎng)運(yùn)行,從而避免不必要的能源損耗。
3.2 Aitstart46軟起動器的控制模式
限流軟起動控制模式:軟起動時輸出電壓從零迅速增加,直至輸出電流達(dá)到設(shè)定的電流限幅值I,然后保證輸出電流在不大于該值的情況下,電壓逐漸上升,電機(jī)逐漸加速至額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。在該控制模式下,電機(jī)以設(shè)定的電流為限幅值起動,電流的限值可在電機(jī)額定電流2～5倍范圍內(nèi)調(diào)整。軟起動器起動特性見圖1:
Aitstart46由控制模塊、電源組件和本機(jī)組成?？刂颇K中的微處理器可用于電機(jī)在起動和停止期間控制轉(zhuǎn)矩,而不需要測速機(jī)。見圖2。
3.3 功能與特點(diǎn)
電機(jī)運(yùn)行時,Aitstart46軟起動器可對其狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視及控制,能監(jiān)測電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向,防止相位顛倒。當(dāng)電機(jī)過熱、過載、過壓、欠壓、缺相時,它可以自動對其采取及時保護(hù),其過流值和過載值可調(diào)。Aitstart46軟起動器還具有欠載保護(hù),可減少水泵排水時造成的故障。Aittart46軟起動器還具有遠(yuǎn)程控制功能。
軟起動器具有以下特點(diǎn):
①控制電動機(jī)平滑起動,減小起動電流沖擊,避免沖擊電網(wǎng)。
②起始電壓可調(diào),保證電機(jī)起動的最小起動轉(zhuǎn)矩,避免電機(jī)過熱和能源浪費(fèi)。
③起動電流可根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整,減小起動損耗,以最小的電流產(chǎn)生最佳的轉(zhuǎn)矩。
?、芷饎訒r間可調(diào),Aittart46軟起動器起動時間可以在0～999 s之間調(diào)整,在該時間范圍內(nèi),電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升,避免轉(zhuǎn)速沖擊。軟停車快慢可調(diào)。
?、轀p少機(jī)械應(yīng)力,保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備,延長其壽命。
?、扌阅芸煽?使用操作簡單方便,顯示直觀。Aittart46軟起動器帶有顯示模塊,該顯示器可用于軟起動器參數(shù)調(diào)整,在運(yùn)行時能顯示電機(jī)運(yùn)行電流,故障時能顯示故障名稱,便于運(yùn)行人員處理。
?、哌m應(yīng)水電廠特殊環(huán)境要求,適應(yīng)其它惡劣環(huán)境,重載起動要求。
3.4 運(yùn)行方式
在集水井排水系統(tǒng)中,我廠對控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造,由原來繼電器控制單元改為PLC控制,軟起動器的起停由PLC來控制,即PLC提供一對觸發(fā)接點(diǎn)(常開接點(diǎn)),一對停止接點(diǎn)(常閉接點(diǎn))來完成軟起動器的起停,但軟起動器本身自成一體,能夠獨(dú)立操作,即PLC故障時并不影響軟起動器的運(yùn)行。
軟起動器的接線見圖3:軟起動器有6個電源接線端子,A1、B1、C1為三相電源輸入端,A2、B2、C2為輸出端。RNN和PL是軟起動器的運(yùn)行控制端子。
4 結(jié)束語
我廠第一臺軟起動器在龔嘴電站壩體集水井排水泵電機(jī)上改造成功。在該軟起動器投運(yùn)成功的基礎(chǔ)上,我們在全廠推廣使用軟起動器,先后在銅站檢修、壩基集水井水泵電機(jī)、龔站上、下廠檢修集水井水泵和銅站大壩溢洪門油泵電機(jī)起動中成功使用軟起動器。軟起動控制器投運(yùn)后運(yùn)行情況良好,運(yùn)行中裝置穩(wěn)定、安全,電機(jī)起動平穩(wěn),有效地保護(hù)了電機(jī),延長了電機(jī)使用壽命,為我廠的安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保障,也滿足了水電站“無人值班、少人值守”的技術(shù)要求。
實(shí)踐證明,軟起動器具有安裝簡單、操作方便、保護(hù)功能齊全、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),且價格適中,是值得推廣應(yīng)用的一種新型無觸點(diǎn)起動設(shè)備。
龔嘴水力發(fā)電總廠位于四川省境內(nèi)的大渡河上,由龔嘴和銅街子兩個電站構(gòu)成梯級水力發(fā)電,其中龔嘴電站裝機(jī)容量7×100 MW,銅街子電站裝機(jī)4×150 MW,總裝機(jī)容量1 300 MW。龔嘴水電站分為地上地下廠房,地上廠房為壩后式明廠房,裝機(jī)容量4×100 MW,地下廠房為洞內(nèi)式廠房,裝機(jī)容量3×100 MW;銅街子電站位于龔嘴電站下游約33 km,也為壩后式明廠房。龔嘴電站排水系統(tǒng)分為機(jī)組檢修排水系統(tǒng)、廠房滲漏排水系統(tǒng)、壩體滲漏排水系統(tǒng)和地下廠房廠區(qū)滲漏排水系統(tǒng),共有6個集水井、19臺排水泵電機(jī);銅街子電站排水系統(tǒng)分為機(jī)組檢修排水系統(tǒng)、廠房滲漏排水系統(tǒng)、壩基滲漏排水系統(tǒng)和壩體滲漏排水系統(tǒng),共有4個集水井、13臺排水泵電機(jī)。
2 問題的提出
傳統(tǒng)的電機(jī)起動方式一般采用全壓、星形-三角形或降壓起動,目前國內(nèi)大電機(jī)采用的交流電動機(jī)降壓起動器主要為自耦變壓器、電阻器等幾種形式。龔站壩體集水井有2臺225 kW電機(jī)和2臺75 kW電機(jī),銅站壩體集水井有3臺132 kW電機(jī),銅站檢修集水井有3臺225 kW電機(jī),它們的起動方式為降壓起動,降壓裝置為自耦變壓器。在運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)接觸器觸頭或自耦變壓器燒壞等現(xiàn)象。特別是龔站壩體集水井2臺225 kW電機(jī),由于它的動力電源有兩路,一路電源來自廠用400 V系統(tǒng),另一路電源來自大壩400 V系統(tǒng)(備用電源)。當(dāng)使用備用電源時,大壩400 V系統(tǒng)負(fù)荷容易接近大壩400 V變壓器額定負(fù)荷,所以電機(jī)起動時,其沖擊電流較大引起電壓變化,在電壓變化時起動出現(xiàn)大壓降和高電流峰值,轉(zhuǎn)動力矩大,延長了起動時間,產(chǎn)生嚴(yán)重的惡性循環(huán),容易造成接觸器觸頭過流發(fā)熱而受損或使自耦變壓器過熱而燒壞等不良現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了電廠的安全生產(chǎn),而且自耦變設(shè)備笨重復(fù)雜,維護(hù)費(fèi)用較大、檢修工作量大。因此,我廠對電站集水井排水水泵電機(jī)起動方式進(jìn)行了改造,使用一種新的電機(jī)起動方式即電機(jī)軟起動。
3 軟起動器的應(yīng)用
根據(jù)電廠實(shí)際情況和運(yùn)行特點(diǎn),經(jīng)過長時間調(diào)研和選型,最后選用了施耐德電氣公司生產(chǎn)的Aitstart46型軟起動器,該型號軟起動器為系列產(chǎn)品,額定電流12 A至1 200 A,可控制電源電壓在208～500 V之間,額定功率在2.2～800 kW的電機(jī)。
3.1 Aitstart46軟起動器的工作原理
軟起動器的工作原理是可控硅接在電動機(jī)的三相供電線路上,利用可控硅的電子開關(guān)特性,通過微電腦控制其觸發(fā)角的大小來改變可控硅的開通程度,由此改變電動機(jī)輸入電壓的大小,以達(dá)到控制電機(jī)的起動特性。當(dāng)電機(jī)起動過程完成后,控制器便控制真空接觸器吸合,短掉所有可控硅,使電機(jī)直接投網(wǎng)運(yùn)行,從而避免不必要的能源損耗。
3.2 Aitstart46軟起動器的控制模式
限流軟起動控制模式:軟起動時輸出電壓從零迅速增加,直至輸出電流達(dá)到設(shè)定的電流限幅值I,然后保證輸出電流在不大于該值的情況下,電壓逐漸上升,電機(jī)逐漸加速至額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。在該控制模式下,電機(jī)以設(shè)定的電流為限幅值起動,電流的限值可在電機(jī)額定電流2～5倍范圍內(nèi)調(diào)整。軟起動器起動特性見圖1:
Aitstart46由控制模塊、電源組件和本機(jī)組成?？刂颇K中的微處理器可用于電機(jī)在起動和停止期間控制轉(zhuǎn)矩,而不需要測速機(jī)。見圖2。
3.3 功能與特點(diǎn)
電機(jī)運(yùn)行時,Aitstart46軟起動器可對其狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視及控制,能監(jiān)測電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向,防止相位顛倒。當(dāng)電機(jī)過熱、過載、過壓、欠壓、缺相時,它可以自動對其采取及時保護(hù),其過流值和過載值可調(diào)。Aitstart46軟起動器還具有欠載保護(hù),可減少水泵排水時造成的故障。Aittart46軟起動器還具有遠(yuǎn)程控制功能。
軟起動器具有以下特點(diǎn):
①控制電動機(jī)平滑起動,減小起動電流沖擊,避免沖擊電網(wǎng)。
②起始電壓可調(diào),保證電機(jī)起動的最小起動轉(zhuǎn)矩,避免電機(jī)過熱和能源浪費(fèi)。
③起動電流可根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整,減小起動損耗,以最小的電流產(chǎn)生最佳的轉(zhuǎn)矩。
?、芷饎訒r間可調(diào),Aittart46軟起動器起動時間可以在0～999 s之間調(diào)整,在該時間范圍內(nèi),電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升,避免轉(zhuǎn)速沖擊。軟停車快慢可調(diào)。
?、轀p少機(jī)械應(yīng)力,保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備,延長其壽命。
?、扌阅芸煽?使用操作簡單方便,顯示直觀。Aittart46軟起動器帶有顯示模塊,該顯示器可用于軟起動器參數(shù)調(diào)整,在運(yùn)行時能顯示電機(jī)運(yùn)行電流,故障時能顯示故障名稱,便于運(yùn)行人員處理。
?、哌m應(yīng)水電廠特殊環(huán)境要求,適應(yīng)其它惡劣環(huán)境,重載起動要求。
3.4 運(yùn)行方式
在集水井排水系統(tǒng)中,我廠對控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造,由原來繼電器控制單元改為PLC控制,軟起動器的起停由PLC來控制,即PLC提供一對觸發(fā)接點(diǎn)(常開接點(diǎn)),一對停止接點(diǎn)(常閉接點(diǎn))來完成軟起動器的起停,但軟起動器本身自成一體,能夠獨(dú)立操作,即PLC故障時并不影響軟起動器的運(yùn)行。
軟起動器的接線見圖3:軟起動器有6個電源接線端子,A1、B1、C1為三相電源輸入端,A2、B2、C2為輸出端。RNN和PL是軟起動器的運(yùn)行控制端子。
4 結(jié)束語
我廠第一臺軟起動器在龔嘴電站壩體集水井排水泵電機(jī)上改造成功。在該軟起動器投運(yùn)成功的基礎(chǔ)上,我們在全廠推廣使用軟起動器,先后在銅站檢修、壩基集水井水泵電機(jī)、龔站上、下廠檢修集水井水泵和銅站大壩溢洪門油泵電機(jī)起動中成功使用軟起動器。軟起動控制器投運(yùn)后運(yùn)行情況良好,運(yùn)行中裝置穩(wěn)定、安全,電機(jī)起動平穩(wěn),有效地保護(hù)了電機(jī),延長了電機(jī)使用壽命,為我廠的安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保障,也滿足了水電站“無人值班、少人值守”的技術(shù)要求。
實(shí)踐證明,軟起動器具有安裝簡單、操作方便、保護(hù)功能齊全、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),且價格適中,是值得推廣應(yīng)用的一種新型無觸點(diǎn)起動設(shè)備。
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