[摘 要]軟啟動(dòng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于石油化工、礦山機(jī)械、鋼鐵及鼓風(fēng)機(jī)制造等行業(yè)。城市軌道交通電氣設(shè)備引入了軟啟動(dòng)技術(shù)，通過軟啟動(dòng)技術(shù)大大降低了大功率電機(jī)啟動(dòng)過程中對電網(wǎng)的沖擊，也減小了對電網(wǎng)中其他用電設(shè)備的影響。下文通過一次改造實(shí)例來介紹軟啟動(dòng)技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用，并提出在技術(shù)引進(jìn)、應(yīng)用中應(yīng)注意到的問題。
　　[關(guān)鍵詞]城市城市軌道交通；軟啟動(dòng)；電機(jī)；改造；電流
　　中圖分類號：S733 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0045-01
　　1 背景
　　某城市軌道交通樞紐中某臺(tái)泵的電機(jī)，額定電壓為400V，額定功率114kW，額定電流為250A。目前采用自耦變壓器方式啟動(dòng)，。啟動(dòng)電流為1020A，約為額定電流的4倍，在自耦變壓器降壓啟動(dòng)轉(zhuǎn)為全壓啟動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一次突跳，電流為900A，約為額定電流的3倍多。
　　采用自耦變壓器降壓啟動(dòng)方式的電機(jī)，在整個(gè)啟動(dòng)過程中，電網(wǎng)電流會(huì)產(chǎn)生兩次瞬變，對電網(wǎng)及電機(jī)本身產(chǎn)生兩次沖擊，這樣既增加了電網(wǎng)的負(fù)載，降低了電能質(zhì)量，又縮短了電機(jī)的使用壽命。同時(shí)，二十多年來隨著城市軌道交通發(fā)展，該市軌道交通樞紐用電負(fù)荷大大增加，該電機(jī)啟動(dòng)產(chǎn)生電壓和電流的瞬變引起的電網(wǎng)波動(dòng)、電壓下降的后果更加明顯，極大影響了該軌道交通樞紐其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，需要對其啟動(dòng)方式加以改進(jìn)，從而達(dá)到供電電網(wǎng)安全運(yùn)行的目的。
　　2 軟啟動(dòng)技術(shù)
　　軟啟動(dòng)器是一種電子控制電路，它的本質(zhì)是一組串接于電源與電機(jī)之間的三相反并聯(lián)晶閘管。它通過某種方法來控制三相反向并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)的輸入電壓按照預(yù)定的目標(biāo)進(jìn)行變化，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化[1]。
　　現(xiàn)在的軟啟動(dòng)器，一般是由單片機(jī)及相應(yīng)的數(shù)字電路組成，它通過控制晶閘管觸發(fā)脈沖的遲早來改變觸發(fā)角的大小，從而改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，最終改變加到電動(dòng)機(jī)三相繞組的電壓大小。晶閘管的導(dǎo)通角越大，晶閘管的輸出電壓也越大加，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也逐步升高，直到晶閘管全導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無級平滑啟動(dòng)[2]。
　　軟啟動(dòng)器具有多種啟動(dòng)方式，比如軟啟動(dòng)、電流限幅啟動(dòng)、全壓啟動(dòng)、軟啟動(dòng)方式下的脈沖突跳啟動(dòng)、預(yù)置慢速啟動(dòng)、線性加速啟動(dòng)和停止、雙諧波啟動(dòng)等。軟啟動(dòng)器具有如下優(yōu)點(diǎn)：它使電機(jī)控制更加靈活且使用范圍也十分廣泛，同時(shí)它集各種保護(hù)于一體，具有完善的保護(hù)功能，省去外部的保護(hù)電路及器件，節(jié)約了成本，而且其保護(hù)功能均采用程序控制，提高了運(yùn)行的可靠性，維護(hù)也相對簡單；減少啟動(dòng)過程引起的電網(wǎng)電壓降，使之不影響同一供電電網(wǎng)中其它電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；采用LCD顯示，使操作更加直觀、簡便，參數(shù)設(shè)置也十分簡單；由于其體積小，節(jié)省了空間，安裝較為簡單；裝置外包裝堅(jiān)固，具有良好的絕緣，安全耐用；能夠與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制，對軟啟動(dòng)器操作更為簡便[3]。
　　3 技術(shù)改造
　　3.1 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)
　　根據(jù)泵電機(jī)控制原理圖及軟啟動(dòng)器原理圖，我們自行設(shè)計(jì)了改造后的控制原理圖，拆除了自耦變壓器啟動(dòng)裝置、熱繼電器、部分控制繼電器，在電機(jī)啟動(dòng)前根據(jù)電機(jī)額定值對軟啟動(dòng)器設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，其降壓啟動(dòng)、電機(jī)保護(hù)功能均由軟啟動(dòng)器實(shí)現(xiàn)。如圖1所示。
　　3.2 安裝調(diào)試
　　控制回路按照圖1改造完畢，軟啟動(dòng)器設(shè)定按照電機(jī)的額定電流、電壓進(jìn)行設(shè)定，電機(jī)保護(hù)取1.1倍額定值，啟動(dòng)力矩采用軟啟動(dòng)器最低允許值。經(jīng)通電試驗(yàn)，軟啟動(dòng)器工作正常，電機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)。
　　3.3 效果分析
　　采用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，啟動(dòng)電流為750A左右，大約為額定電流的3倍，相對于以前的自耦變壓器啟動(dòng)方式，啟動(dòng)電流降低了300A，而且啟動(dòng)過程中對電網(wǎng)只有一次沖擊，效果十分明顯。
　　考慮到交通樞紐在城市軌道交通運(yùn)營中的重要性，以及供電電網(wǎng)電能質(zhì)量直接影響著電網(wǎng)中電氣設(shè)備的安全和正常運(yùn)行，所以城市軌道交通樞紐對電能的質(zhì)量要求更加苛刻。通過某市軌道交通樞紐中某臺(tái)泵的電機(jī)啟動(dòng)方式改造前后電能質(zhì)量的比較可以看出，相對于原來的自耦變壓器式啟動(dòng)，采用軟啟動(dòng)器能夠平滑地啟動(dòng)電機(jī)，大大減小了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流和電壓瞬變對整個(gè)電網(wǎng)的沖擊和影響，也減小了對電網(wǎng)中其它用電設(shè)備的影響，延長了電機(jī)的使用壽命，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
　　4 問題與思考
　　4.1 工作難點(diǎn)
　　整個(gè)改造過程中的難點(diǎn)在于對軟啟動(dòng)器工作原理的理解，從而在控制回路改造設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)電機(jī)所有的功能要求。這就需要完全理解原來設(shè)計(jì)圖紙中電機(jī)的工作原理、所有聯(lián)鎖和信號輸入輸出，再根據(jù)軟啟動(dòng)器的工作原理和要求對設(shè)計(jì)回路進(jìn)行改造，滿足電機(jī)運(yùn)行方式的所有要求。
　　4.2 零序保護(hù)
　　軟啟動(dòng)器具有零序保護(hù)功能，通過接收外部測量的二次零序電流，根據(jù)設(shè)定值的大小，判斷發(fā)出零序保護(hù)動(dòng)作信號。此次選用的軟啟動(dòng)器一次零序電流工作范圍為0～10A，廠家配套零序互感器變比為100A/1A。
　　考慮到零序保護(hù)裝置在使用過程中所起到的保護(hù)作用，我們對其原有零序保護(hù)裝置進(jìn)行了測試。零序保護(hù)裝置采用了一個(gè)1000A/1A的零序互感器，輸出的二次零序電流通過一個(gè)100mA的漏電保護(hù)器實(shí)現(xiàn)動(dòng)作跳閘，這樣計(jì)算可知其一次零序動(dòng)作電流設(shè)定為100A。查詢其他型號軟啟動(dòng)器資料，軟啟動(dòng)器零序電流工作范圍都在10A以內(nèi)，而且以往陸地電網(wǎng)不接地系統(tǒng)的零序電流一般也不會(huì)超過10A，為什么該電網(wǎng)零序電流會(huì)達(dá)到100A呢？在這種情況下如何使用軟啟動(dòng)器的零序保護(hù)功能呢？
　　通過分析認(rèn)為，由于該市軌道交通樞紐供電電網(wǎng)設(shè)計(jì)較早，是400V完全不接地系統(tǒng)，其單相接地時(shí)出現(xiàn)的不平衡電流會(huì)達(dá)到上百安培。而陸地其他電網(wǎng)的不接地系統(tǒng)一般都設(shè)計(jì)經(jīng)消弧線圈接地，這樣大大限制了單相接地時(shí)產(chǎn)生的電流，一般都在10A以內(nèi)。軟啟動(dòng)器零序電流工作范圍和標(biāo)配的零序互感器就是按照最大10A設(shè)計(jì)的。如果采用廠家標(biāo)配互感器，尚未達(dá)到零序電流整定值時(shí)軟啟動(dòng)器零序保護(hù)就會(huì)動(dòng)作，這樣就會(huì)造成電機(jī)誤動(dòng)作。
　　針對這種特殊情況，我們在改造中仍選用了原來零序保護(hù)裝置，即1000A/1A零序互感器及100mA漏電保護(hù)器。如果想通過軟啟動(dòng)器實(shí)現(xiàn)零序保護(hù)，必須采用原1000A/1A零序互感器，將二次零序電流輸入到軟啟動(dòng)器，而軟啟動(dòng)器內(nèi)部設(shè)定時(shí)必須將零序互感器變比設(shè)為100A/1A，動(dòng)作值設(shè)為10A，這樣才能保證零序保護(hù)正常實(shí)現(xiàn)，但這樣就會(huì)給不了解改造過程的人造成零序電流為10A的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。因此我們沒有采用廠家標(biāo)配的零序互感器，還是建議采用了原來的零序保護(hù)裝置。
　　4.3 技術(shù)服務(wù)
　　以往的技術(shù)改造往往完全由廠家負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)及調(diào)試，設(shè)定值也由廠家給定。此次改造則是由我們自己承擔(dān)設(shè)計(jì)及安裝調(diào)試，廠家配合。在各種保護(hù)功能設(shè)定中，廠家只是按照以往陸地經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行設(shè)定，對具體電網(wǎng)供電性能的理解可能有所差異。因此，對于今后技術(shù)改造中廠家提供的技術(shù)數(shù)據(jù)、配套產(chǎn)品等應(yīng)充分了解其適用范圍，而不能盲目的聽信，一定要結(jié)合實(shí)際情況有選擇性地采納。
　　5 結(jié)束語
　　軟啟動(dòng)器技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，但是在技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合實(shí)際進(jìn)行消化吸收，尤其是改造項(xiàng)目中要充分理解原來的設(shè)計(jì)思路，充分了解電力系統(tǒng)，不盲目采用廠家提供的標(biāo)配產(chǎn)品，這樣才能保障技術(shù)改造后設(shè)備的正常運(yùn)行及保護(hù)。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用.

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