kW、kV大容量同步电动机起动技术

10000kW、6kV大容量同步电动机起动技术研究

济钢某气体有限公司15000m3/h制氧机组是九三年投产的前苏联产品，配套主电机为俄罗斯产的6kV、10000kW同步电动机，采用乌克兰产的励磁装置和交直交大功率变频起动装置进行起动，自投运以来，随着控制系统模拟元器件的不断老化，备品备件无从采购（原厂家已采用数字控制技术），变频起动装置多次出现故障和起动困难，有时起动时间高达10多小时，严重影响了制氧机的生产，同时也使全济钢总公司的钢铁生产陷入被动，主电机起动困难的问题成为影响总公司生产的重大隐患，对该变频系统进行改造势在必行。

首先我们考虑到新上一套先进的具有数字化控制系统的大功率变频起动装置，但受投资、场地、工期等诸多问题的限制，该方案无法实现。如果采用在保持电气主回路的基础上，只对变频起动系统的模拟元件控制单元进行数字化改造，则需要半年的设计、生产时间，3个多月的停产改造调试时间以及160多万的资金，而济钢总公司目前的生产形势根本不允许15000m3/h制氧机有一天的停产机会，该方案也不可行。最后，我们在考察了诸多起动装置的基础上，将眼光放在了最近几年发展起来的“液态软起动技术”上，尽管济钢某气体有限公司已成功地应用液态软起动装置起动过3800kW、10kV异步电动机，有一定的经验，但是要用液态软起动装置起动10000kW、6kV、额定电流1097A的大电流高压同步电动机在国内以及世界上还没有先例。但由于液态软起动装置具有施工周期短、调试简单、运行维护方便等许多优点，且利用该设备进行改造非常符合我公司的生产实际情况，因此我公司决定对追日电气公司的液态软起动装置进行调研、论证，确定其可行性。

2

液态软起动装置的工作原理及特点2.1

工作原理

在电机的定子回路中串接液体电阻，电机的起动过程中通过液阻柜中电极板的移动来均匀改变液体电阻值的大小，均匀地提高电机端电压，从而降低电机的起动电流，减少电网的电压降，减小对电网的冲击，电机转速随着电阻值的减小而平滑升高，当励磁柜中的检测设备检测到电机的转速达到电机额定转速的85％时，发出投全压信号，液态软起动设备中的切换柜合闸，将液体电阻切除，同时电机星点短接，电机继续升速，当达到电机亚同步转速时，电机励磁柜投励，拉入同步运行，由于该装置的核心部分在电气一次主回路上，故设备维护量小，起动运行可靠。

主回路原理图

2.2

技术特点

(1)安全性：设置了过压、欠压、缺相、接地不良、起动超时保护，采取了严格的接地和避雷保护措施，并保证整个液态软起动产品的液阻箱体在起动开始前和结束后与高压电网分离。

(2)液态电阻的可调整性：由于液态电阻可以很方便地根据不同的电机参数，负载特征现场调配适当的电阻值，而且采用了PLC控制技术，整个起动过程可跟踪起动电流或起动转矩的变化，达到恒流软起动，因而可以最好地满足电动机的软起动要求。

(3)温度闭环控制技术：在电机起动前根据液态电阻箱中液体温度的变化自动调整电极板之间的距离，实现在不同季节、不同环境温度、连续起动情况下，电机起动电流值的一致性。

电机的起动过程是：先合上两个隔离开关1GK、2GK，再合上电机工作柜断路器1DL，电机开始带液体电阻降压起动，起动完毕后，切换柜中的断路器2DL合闸，将电机星点短接，断开隔离开关2GK，将液阻柜切除，电机正常运行。

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研究、论证及相关计算

由于济钢某气体有限公司的10000kW、6kV高压同步电动机原来是由乌克兰生产的变频起动装置进行起动的，原设计也是针对变频起动进行设计的，现在采用液态软起动装置进行降压起动，电机、供电电网、原励磁系统以及液态软起动装置本查找电机的随机说明书确认，与该型号同系列的俄罗斯同步电动机功率在8000kW以下的可以直接起动，功率在8000kW以上的可以采用降压起动，同时在无锡钢厂的小容量同步电动机上得到了证实，说明电机本身允许采用降压起动。

液态软起动装置可以将电机起动电流限制在3倍电机额定电流以内，根据电机及电网的参数进行计算并用专用的仿真软件进行验证，计算及仿真结果如下：3.1

原始数据

(1)主电机为俄罗斯产同步双极三相电动机

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Smi穿n准＝哨122.47财MV涨A烟。萍3.2

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