煉油化工行業(yè)有許多容量達(dá)數(shù)千千瓦的大型風(fēng)機(jī)，配套用高壓電機(jī)對(duì)供電容量及可靠性要求甚高。這些風(fēng)機(jī)配套用電機(jī)傳統(tǒng)上大多采用增大系統(tǒng)終端變壓器容量的方式直接啟動(dòng)或串電抗器啟動(dòng)的方式降壓?jiǎn)?dòng)。
中原石化總廠作為一級(jí)用電負(fù)荷地處華中電網(wǎng)末端的油區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)，受當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)及容量的的約束不能滿足隨時(shí)啟動(dòng)的要求，如何快速啟動(dòng)電機(jī)成為開工以來的技術(shù)難題。
直接啟動(dòng)問題重重
首先，6KV大功率電機(jī)直接起動(dòng)條件苛刻，協(xié)調(diào)電網(wǎng)任務(wù)艱巨，不能盡快啟動(dòng)。其次，突然停電恢復(fù)供電后電機(jī)不能快速起動(dòng)所帶來的損失和危害巨大。由于外部電網(wǎng)及天氣因素導(dǎo)致突然停電或晃電恢復(fù)供電后，高壓電機(jī)由于起動(dòng)條件不滿足不能及時(shí)起動(dòng)恢復(fù)裝置的正常生產(chǎn)，降低裝置的運(yùn)行效率，甚至使裝置被迫停工檢修。再次，電機(jī)的直接起動(dòng)也存在很大的危害性。直接起動(dòng)啟動(dòng)電流會(huì)引起電網(wǎng)電壓的急劇下降，造成大面積電網(wǎng)波動(dòng)達(dá)20%左右，嚴(yán)重影響同電網(wǎng)內(nèi)其它用電設(shè)備正常工作;起動(dòng)時(shí)5倍于額定電流的起動(dòng)電流給電機(jī)帶來的溫升和負(fù)載的沖擊，存在損傷電動(dòng)機(jī)絕緣降低電機(jī)壽命的危害;全壓直接啟動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大約為額定轉(zhuǎn)矩的2倍，給靜止的機(jī)械設(shè)備部分帶來機(jī)械損害。
高壓軟啟動(dòng)技術(shù)解難題
高壓電機(jī)啟動(dòng)方式根據(jù)電網(wǎng)容量情況，常規(guī)的啟動(dòng)方式可以采用全壓?jiǎn)?dòng)、電抗器降壓?jiǎn)?dòng)、自藕變壓器降壓?jiǎn)?dòng)。近幾年隨著電力電子器件的研發(fā)應(yīng)用高壓軟啟動(dòng)裝置應(yīng)運(yùn)而生，主要有微電子高壓軟啟動(dòng)和液態(tài)高壓電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置及變頻器。
液阻高壓軟啟動(dòng) 該技術(shù)誕生于1998年，其主回路接線方式同晶閘管軟啟動(dòng)，其限流電力器件是液阻箱極板之間的電阻。液阻的連續(xù)調(diào)節(jié)靠極板間距，拖動(dòng)極板間距的是伺服電機(jī)，極板伺服系統(tǒng)是決定這類裝置品質(zhì)的關(guān)鍵，所以維護(hù)工作量大。
2000年又出現(xiàn)了熱變電阻軟啟動(dòng)(如圖1)，它是導(dǎo)電極板不動(dòng)的液阻高壓軟啟動(dòng)，免除了繁雜的伺服控制系統(tǒng)，在軟起過程中液阻熱耗轉(zhuǎn)化為溫升，致使載流子增加，液阻阻值變小好像在啟動(dòng)過程中配伺服系統(tǒng)控制極板在移近。
存在問題：極板腐蝕問題和電解液揮發(fā)而帶來的補(bǔ)充水的問題，故它存在受環(huán)境溫度影響，啟動(dòng)過程中電網(wǎng)電壓波動(dòng)沒辦法解決的問題，故不同次軟啟動(dòng)過程的一致性較差。
晶閘管高壓軟啟動(dòng) 該技術(shù)試制品2002年面世，接線方式是將晶閘管串聯(lián)在電機(jī)定子回路里，3隊(duì)接成反并聯(lián)的晶閘管使用，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)限流的電力電子器件，晶閘管的導(dǎo)通角由裝置內(nèi)的控制核心單片機(jī)按照反饋控制原則決定。但是，由于目前電力電子制造業(yè)能夠提供的晶閘管的耐壓有限，需要好幾支晶閘管串聯(lián)充頂一個(gè)，以確保晶閘管的安全。近年來在功率晶閘管的高壓化方面也取得突破，6.5KV和8.5KV的高壓系列晶閘管相繼商品化。各種高壓軟啟動(dòng)裝置的比較見表1。
實(shí)際應(yīng)用
經(jīng)過對(duì)多種高壓軟啟動(dòng)技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)合中原煉廠主風(fēng)機(jī)的工作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，選用了晶閘管高壓軟啟動(dòng)技術(shù)對(duì)主風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，電氣接線圖如圖3。通過實(shí)際運(yùn)行證明：本啟動(dòng)模式解決了以前存在的問題，達(dá)到了全廠電網(wǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的目的。
工作過程：軟起動(dòng)開始前，1QS、1QF、2QF均處于斷態(tài)。開始后，1QS閉合，電子控制屏接收到軟起動(dòng)指令，合上 1QF，三相中壓電源接至TRQ。控制系統(tǒng)檢測(cè)開關(guān)狀態(tài)、光纖觸發(fā)部分和晶閘管組件正常后，根據(jù)用戶設(shè)定的工作特性，按一定函數(shù)和嚴(yán)格邏輯關(guān)系，給出移相脈沖，經(jīng)光纖傳輸至TRQ，控制晶閘管觸發(fā)角，平滑調(diào)節(jié)輸出電壓，平穩(wěn)起動(dòng)電機(jī)M，隨著電壓的增加電流也相應(yīng)變化下降，并在液晶屏上實(shí)時(shí)顯示電壓電流等參數(shù)和主要器件的工作狀態(tài)。當(dāng)軟起動(dòng)器已輸出滿電壓時(shí)，閉合2QF，停發(fā)脈沖，停止工作后，斷開1QF，于是電源電壓直接加到電機(jī)端子，電機(jī)M進(jìn)入正常運(yùn)行。軟停車則是其逆過程。
利用晶閘管高壓軟啟動(dòng)技術(shù)對(duì)中原煉廠的兩臺(tái)主風(fēng)機(jī)電機(jī)(4000KW、3200KW)進(jìn)行控制啟動(dòng)，避免了因突然停電再啟動(dòng)過程對(duì)總廠生產(chǎn)帶來的損失。按照每次損失僅以30萬元計(jì)算，每年至少8次使用軟起動(dòng)，可減少直接損失240萬，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
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