某工厂大型电机启动方式优化

某工厂大型电机启动方式优化

余坚

（中国石油化工股份有限金陵分公司江苏南京210033）

摘要：大型电机的启动方式对企业电力系统稳定运行产生直接影响，主要表现在超大型电机直接起动的大电流对电网的冲击几乎类似于三相短路对电网的冲击，常常会引发功率振荡，使电网失去稳定，其次起动电流中含有大量的高次谐波，会与电网电路参数引起高频谐振，造成继电保护误动作、自动控制失灵等故障。此外，电机启动大电流产生的焦耳热反复作用于导线外绝缘，使绝缘加速老化、寿命降低。TGQ系列电机晶闸管软起动装置在我国煤矿、石油、化工、钢铁、发电、供水、水泥建材等领域有着广泛的应用，其主要作用为降低电机启动电流，使得电机平稳启动，同时减小启动电流对电网和电机的冲击。本文从高压软启动的实际应用上阐述其优点。

一．前言

某装置大型电机，型号为YCH1120-4，功率20000KW，额定电压为10000V，额定电流为1314A。原启动方式为，采用烟气冲转烟机并带动电机旋转，当烟机转速提升至3600转左右时，电机全压启动。这种方式使电机在短时间内完成启动（2秒内），但启动电流很大，最大达到3.9倍的电机额定电流，母线压降为20%额定电压。其启动电流对电网的冲击较大，母线压降对母线上其他用电设备造成不良影响。考虑到软起动装置能够降低电机启动时的压降和电流，我们将此装置应用在该电机启动方式上，即电机启动方式由全压启动修改为降压启动。

二．软启动装置原理

软启动装置包括降压控制装置和无功控制装置，同时还需要起动柜、运行柜等配套开关柜。无功控制装置通过无功控制柜并联在机端，其作用是提供电动机在起动过程中将消耗大量的无功功率，从而减小启动过程中电网电压的波动。

降压控制装置通过降低控制柜与机端并联，进一步降低母线电流I1。此时降压器的输出电流为电机电流ID与无功发生器电流IC之差，输入电流为输出电流的k倍，即起动时从电网吸收的电流：。

本装置通过起动柜与10kV母线连接，在起动时将高压电源通过本装置为电机提供起动电源。起动完成后通过运行柜为电机供电。当起动柜合闸后，电机通过降压固态软起动装置接入电网，开始降压起动。随着转速的增加，电机端电压逐渐升高，起动转矩逐步增加。电机达到额定转速后，运行柜合闸，同时切除降补固态软起动装置，起动完毕。

三．优化方案

根据以上原理，优化方案需要由启动柜，运行柜和软起动装置配合完成，并在原有接线的基础上分别进行逻辑和接线修改。

1.通过修改软启动装置PLC程序对开机方式进行修改

原电机全压启动前，由操作人员通过DCS画面上的开机按钮完成电机开机。现改为软启动开机，过程如下：①风机与电机具备开机条件②电气操作人员在软起装置上完成“预启动”，即通过“预起动”开关合上两路电容器、一路软起动中性点及隔离柜断路器③运行部操作人员确认操作柱允许开机灯亮（与启动完成）后，通过现场操作柱按钮合上电机软起动柜断路器。软起动装置判断电动机起动完成后，自动切换至电机运行柜。但由于备机开机是在电机禁止状态下开机，而主风机开机为电机旋转过程中开机，那么存在两点风险：①风机起动过程需要电气人员与运行部人员协同操作，经过大量的信息交汇完成启动操作。在人员操作中一旦出现信息沟通不畅，就会延误开机。②烟机带动电机（停电）长时间旋转，在此期间由于电机自身剩磁作用，产生机端电压，即对软启动装置反送电，如果长时间保持此状态会损伤电容器，所以应减小预启动至操作柱开机之间的时间。

针对以上风险，将“预启动”整合进软起装置的PLC装置中，即由PLC程序完成对电气信号的检查和开机步骤。过程如下：风机和电机具备开机条件后，由操作工现场通过操作柱按钮“一键启动”电机，完成电机启动。

2.设备调试

⑴分别模拟启动柜，运行柜与DCS系统之间的信号（仪表→电气：1工艺允许、2工艺跳闸；电气→仪表：1运行信号、2电气故障信号）

⑵分别模拟软起动装置与启动柜，运行柜之间的信号（远方合闸，故障跳闸，无功允许信号）

⑶分别模拟SEL551信号至启动柜和运行柜（故障跳闸，合闸闭锁）

⑷将HMI界面选择至“模拟状态”，联合调试，模拟开机过程。

四.优化后效果

由以上数据可以看出，电机启动柜合闸至分闸，时间约6秒，电机启动电流最大值在2700A。说明软起动装置虽然增加了电机启动时间，但极大的降低电机启动电流对电网的冲击，保证电网设备的安全运行。

参考文献：

[1]汤望奇聂养志刘志星周恒生.TGQ型高压晶闸管软起动器在钢厂水泵电机上的应用[J].《冶金自动化》2005年第5期.

[2]冯静.北方重工电动机TGQ软启动一拖二系统的应用[J].《科技风》2013年第23期.

[3]刘波.高压软启动器在炼油部除焦水泵上的应用[J].《化工管理》2013年第18期.