高压软启动装置

1、考察报告2008年8月29日，河南省济源市矿用电器有限责任市场营销人员来我单位做关于10（6）KV矿用隔爆型交流高压软起动控制器产品介绍，随后原煤提运中心邀请该公司于9月2日派专业技术人员来我单位做详细的技术交流，并于9月4日一行四人赴河南济源开关厂家进行现场调研，在调研期间到潞安矿务局常村矿井下现场调查该产品使用情况。一、关于6KV矿用隔爆型交流高压软起动控制器在潞安矿务局常村矿的使用情况河南济源矿用电器有限责任生产的6KV矿用隔爆型交流高压软起动控制器(产品型号：QBRG-400/6K)在潞安矿务局常村矿应用于井下两条主运皮带，一条为2×500KW，一对一拖动，另一条3×

2、;500KW，一个一拖一，一个一拖二，四套电气软启动装置2007年11月运行至今，管理人员及现场操作人员反映未发生任何故障，一直运行平稳正常，现场考察发现开关表面堆积大量灰尘，说明已经很久没动过该设备了。存在的问题：无法解决多电机运行功率平衡问题二、高压软启动装置功能、工作原理高压软启动装置功能：高压软启动装置其功能相当于高压磁力启动器+液力耦合器或独立变频器的功能，该产品主要应用于井下运输皮带或大功率水泵的软起动和软停止。该产品目前在平朔矿区暂无应用案例，在市场营销领域运行有三年历史。高压软启动装置工作原理：1.三相主回路电源从电源接线箱引入，经隔爆端子引入内腔，接晶闸管组件的上端，下端出线

3、经隔爆端子、电缆引出装置输出到负载。控制回路100V电源从外部由引入装置引入。图1 主回路原理图 图2 系统控制方框图2.QBRG系列软起动控制器，在高压主回路与控制系统间采用了国际先进的光纤技术，控制器还采用了基于DSP 控制和单片机管理的双CPU系统，如图2所示。DSP为32位数字信号处理器，指令流水线操作，响应速度快, 执行核心控制。单片机对参数菜单，文字显示和数据通信实行管理，协调统一，高效可靠；显示屏，直观良好的人机界面，操作简单。通过RS485或Profibus标准接口，与上位机进行通信，实现遥控、遥测或多级联动等。 3. QBRG系列软起动控制器的工作原理： 如上图1所示，高压电

4、机的供电回路经由几个串、反并联的可控硅构成，这样就可以达到一定的耐压值。在高压电磁起动器接通送电的情况下（置于软起动前端），当系统收到电机起动信号时，由控制器按照控制曲线给出不同的可控硅导通角，就可以使电机按一定的斜率逐渐增加电压，平稳起动，直到电机达到额定转速之后，加上全电压，使旁路真空接触器1KM（或真空断路器）接通，然后关闭可控硅触发信号，电机起动完毕。之后，软起动控制器继续监视电机的运行状态，并提供多种故障保护。一对反并联可控硅构成一个组件，每相由多组可控硅组件串联，空气自然冷却。可控硅保护采取常规的措施，如均压、阻尼保护。控制回路与触发系统间采用先进的光纤技术，触发及可控硅短路的检测

5、信号由光纤传送,实现了高压隔离，同时也阻断了对控制回路的干扰，保证了串联元件触发脉冲的同步性和一致性。系统设有组件状态监视，当其中任一组件损坏，控制器都能显示报警，并快速封锁脉冲，实现即时保护。4.系统具有以下显著功能特点：4.1 起动方式灵活a、远控起动b、钮盘按钮起动c、上位机遥控起动d、组合起动4.2 控制方式多样（根据电机负载的不同，软起动控制器可选择不同的控制方式）：a、 斜坡电压控制：给予一定的初始输出电压和软起时间，电机在起动过程中，电压随时间线性上升，直至电机达到额定转速。初始电压为全电压的2080%，大小可随负载性质而调整，重负载初始电压高一些。斜坡电压控制方式简单，不同负载

6、可以有不同的斜坡，如图3a。 b、 限流控制：给予一定的限流系数，电机在起动过程中，按限流控制方式输出电压，电流大小限制在电机额定电流的100400%,如图3b。 c、 恒压控制：给予一定的输出电压，电机在起动过程中，按恒压控制方式输出电压，电机在该电压下起动。起动时间为0120秒。cdbA图3 软起工作方式d、 软停控制软起动控制器软停车的实现，在电机进入运行后，旁路接触器1KM合闸，晶闸管在电源过零点后自行关断（控制及触发电路不再发触发信号）。当接收到“软停”指令后，控制及触发电路将晶闸管再次全开通，然后旁路接触器1KM分闸，控制及触发电路开始将晶闸管的导通角由全导通逐渐减小，使电机三相电

7、压从额定值逐渐降低，直至晶闸管关断，电机的转速也逐渐变小直至停车(软停车的时间根据实际需要可在0 60s调整)。4.3 保护功能齐全(软起动控制器设计了以下保护)：a、缺相、欠压保护:为防止电源缺相或欠压而导致大电流烧坏电机绕组，出现缺相故障时，则封锁脉冲，并跳闸，报警。b、电源过压保护: 如果电网电压高于菜单的电压上限值，软起动立即跳闸，报警。c、过流、短路保护:在软起或运行过程中，如果电机绕组匝间短路，相绕组间短路，或电缆损坏，将出现大的短路电流，此种情况下将快速封锁脉冲，跳闸，报警。d、晶闸管组件保护:如果任一可控硅短路或高压脉冲触发器件故障，以及光纤连接脱落，则立即封锁脉冲，并跳闸，报

8、警。e、瞬时过压保护:如果电网电压瞬时过大，dv/dt吸收网络立即吸收。f、起动间隔时间保护:如果软起间隔时间少于菜单值，则等待菜单的时间后，方能起动。g、起动超时保护:如果“斜坡电压起动”或“限流起动”起动时间超过了菜单的“软起时间”，则封锁脉冲，关闭软起动控制器，执行超时保护。此后，应重新设置初始电压和软起时间。h、联锁控制保护:在电气上设置了电气保护，防止误操作而发生事故。三、高压软启动装置与液力耦合器性能比较1、 工作原理A、 高压软启动装置高压软启动装置供电回路经由几个串、并联的大功率可控硅构成，这样就可以达到一定的耐压值。在高压开关柜接通送电的情况下，当系统收到电机起动信号时，控制

9、器开始工作，按照控制曲线给出不同的可控硅导通角，就可以使电机按一定的斜率逐渐增加电压，平稳起动，直到电机达到额定转速之后，触发旁路信号，使旁路真空接触器接通，然后关闭可控硅触发信号，电机起动完毕。之后，软起动器继续监视电机的运行状态，并提供多种保护功能。B、液力耦合器液力耦合器的泵轮和涡轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作腔，泵轮装在输入轴上,涡轮装在输出轴上。电动机带动输入轴旋转时，液体被离心式泵轮甩出。这种高速液体进入涡轮后即推动涡轮旋转，将从泵轮获得的能量传递给输出轴。最后液体返回泵轮，形成周而复始的流动。液力耦合器靠液体与泵轮、涡轮的叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。它的输出扭矩

10、等于输入扭矩减去摩擦力矩，所以它的输出扭矩恒小于输入扭矩。液力耦合器输入轴与输出轴间靠液体联系，工作构件间不存在刚性联接。2、 效率A、 高压软启动装置无转差损耗，其效率达0.95以上，并且不随调速的范围变化而变化B、液力耦合器效率低，其效率与调速比成正比，负载的转速越低，其效率越低3、 对电网的危害A、 高压软启动装置不会对电网造成冲击，也不会对所传动的机械设备带来冲击，是较理想的软起动装置B、 液力耦合器液力耦合器属于直接起动类型，电动机的起动电流约为额定电流的4-7倍，对电网造成冲击，特别是在电网容量受限而电机容量较大时，这种直接起动对电网所造成的冲击有时是不允许的。4、保护功能A、高压

11、软启动装置保护功能齐全，起动结束后仍能对电机提供缺相、过流、过载等保护功能B、 液力耦合器液力耦合器只对电机严重过载时有保护作用，前一级启动装置对电机同样有高压软启动装置的全部功能5、设备可靠性及维护成本A、高压软启动装置可靠性高，故障率低，维护成本不详B、液力耦合器维护成本较低，事故率较高6、设备的利用率A、高压软启动装置可以一机多用，即一台高压软起动器可以控制2台高压电机的起动及运行B、液力耦合器液力耦合器只能一机一用，一台液力耦合器只能供一台负载使用7、故障情况下对生产的影响A、高压软启动装置高压软起动器故障后将造成系统无法启动，必须在修复后才能恢复运行，维修难度相对较大，维修专业性极强

12、，使用寿命长达30年（厂家介绍）B、液力耦合器液力耦合器由于连接在电机和负载之间，一旦液力耦合器出了故障，负载便不能运行，不能保证生产的连续性，但故障处理较简单，维修专业性不是很高，使用寿命较短，质量好的35年 8、低速运行功能A、高压软启动装置高压软启动装置有低速运行功能，最长运行时间90分钟B、液力耦合器无低速运行功能四、中压变频器起动与高压软起动装置起动的比较1、成本（以10/6KV 3*800KW驱动电机为例）变频器价格单台150万，三台为450万，高压电气软起动装置10KV为100万，6KV为50万，设计一拖二+一拖一方案时需另加一台双回路电磁启动器20万， 三台电机驱动10KV为2

13、20万，如采用10KV供电高压电气软起动比变频器节约230万，采用6KV供电高压电气软起动比变频器节约330万2. 通用性高压软起动装置的通用性强，2003000KW的电机通用，不同的电机或负载只需设置不同的参数即可。变频器通用性较差，范围较小3. 外形体积及防爆性 变频器体积较大，且无大功率防爆变频器，不能用在井下 高压电气软启动装置体积较小，防爆性完全符合标准，可用于井下4. 对电网的污染变频器由于存在谐波问题，对电网污染较严重高压电气软启动装置对电网只有在设备低速运行时对电网有一定的危害，一但皮带正常启动后，软启动装置隔离，旁路接触器闭合五、 本次考察结论及建议1.此次考察从矿用隔爆型交流高压软起动控制器在潞安矿务局常村矿井下两条主运皮带的使用情况来看，认为分别为该高压软启动装置基本适用安太堡露天矿煤矿原煤运输系统;2.原煤提运中心安太堡露项目主运皮带电机功率在400KW及以上的宜采用高压电气软启动装置，供电电压10/6KV；电机功率在400KW以下的宜采用低压电气软启动装置，供电电压