HGT 6189.2-2023 石油和化工用软起动装置技术应用导则 第2部分：设计选型 (正式版)

ICS71.120;29.200CCSG98HGTechnicalapplicationguidelinesforsoftstartdeviceindustry—Part2:Design2023-12-20发布中华人民共和国工业和信息化部发布ⅠHG/T6189.2—2023前言 III IV 12规范性引用文件 13术语和定义 14基本原则 14.1电动机起动规定 14.2装置的选用原则 24.3装置选型原则 25设计选型 25.1根据电动机结构类型选型 25.2根据电动机工作电压选型 25.3根据电网短路容量和最低起动转矩需要选型 25.4根据负载类别选型 25.5根据工艺要求选型 35.6根据环境条件设计选型 36装置的选择 36.1装置技术参数 36.2额定工作电压 46.3额定频率 46.4额定电流或标称功率 46.5一次回路电器的接通和分断能力 46.6额定工作制 46.7起动电压 46.8起动电流 46.9软起动时间 46.10连续起动次数 46.11控制电源 56.12辅助电路 56.13冷却方式 57一次回路设计及典型接线方式 57.1一次回路设计总则 57.2低压笼型电动机软起动接线方式 57.3中压、低压绕线转子电动机接线方式 5HG/T6189.2—20237.4中压笼型电动机和同步电动机串主回路接线方式 57.5中压笼型电动机和同步电动机接星点接线方式 57.6中压笼型电动机和同步电动机一拖二接线方式 58主要设备选择 68.1中压电器设备 68.2低压电器设备 69设计选型所需资料和参数 6附录A（规范性）主电路接线方案及典型配置 7附录B（资料性）订货及供货商应提供的资料和参数清单 11图A.1低压笼型电动机软起动接线方式 7图A.2绕线电机接转子软起动装置接线方式 8图A.3中压电机软起动串主回路接线方式 9图A.4中压电机一拖二软起动接线方式 10ⅢHG/T6189.2—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是HG/T6189《石油和化工用软起动装置技术应用导则》的第2部分。HG/T6189已经发布了以下部分：——第1部分：基本要求；——第2部分：设计选型；——第3部分：安装、调试及验收；——第4部分：使用、维护及检修。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国石油和化学工业联合会提出。本文件由化学工业专用仪器仪表标准化技术委员会归口。本文件起草单位：中国石油和化工自动化应用协会、中石油吉林化工工程有限公司、大力电工襄阳股份有限公司、中国石油四川石化有限责任公司、天华化工机械及自动化研究设计院有限公司、华东管道设计研究院有限公司、大禹电气科技股份有限公司、卧龙电气集团辽宁荣信电气传动有限公司、上海华建电力设备股份有限公司。本文件主要起草人：陈明海、张慷焕、余龙海、邓双、张帆、杭玉宏、齐志华、王存志、姜海龙、吴肇贇。ⅣHG/T6189.2—2023软起动装置在石油、化工行业中的应用越来越广泛，是石油化工行业电力拖动系统中的关键设备，相关产品与技术日趋成熟，在石油化工行业节能与环保领域发挥着重要作用，考虑到石油和化工行业应用场合与环境条件的特殊性，需要对石油和化工行业用软起动装置的技术应用做出规定。编制本系列文件HG/T6189《石油和化工用软起动装置技术应用导则》的目的是便于石油化工行业研发、设计、制造单位及用户更规范地选择、设计、安装、调试、使用软起动装置。本文件从软起动装置全生命周期的角度，以及文件使用对象、场合的不同，由四个部分组成。本部分为HG/T6189的第2部分。——第1部分：基本要求。目的在于确立各部分需要共同遵守的要求，是对石油和化工用软起动装置的使用条件、基本功能和性能要求做出的规定。——第2部分：设计选型。目的在于在石油和化工用各类软起动装置驱动负载类型的不同、生产工艺与工况的不同时，确定各类软起动装置的控制方式、起动转矩、过载能力等相关要求，对软起动装置的设计选型提出相应解决方案，作为设计和使用单位的选型参考。——第3部分：安装、调试及验收。目的在于确立安装、调试及验收需要符合的要求。——第4部分：使用、维护及检修。目的在于确立投入运行的石油和化工用软起动装置的定期维护、周期性检修、以及出现故障时的处理的规定，为用户或检修人员提供明确的日常维护和故障处理参考。以上四个部分内容前后承接，相辅相成，内容相对独立，可适用于不同的使用需要和场合。1HG/T6189.2—2023石油和化工用软起动装置技术应用导则第2部分:设计选型本文件规定了石油和化工用软起动装置设计选型的基本原则、设计选型、装置的选择、一次回路设计及典型接线方式、主要设备选择、设计选型所需资料。本文件适用于石油和化工用额定工作电压不大于10kV电动机软起动装置（以下简称“装置”）的设计选型。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T4208—2017外壳防护等级（IP代码）GB/T14048.6—2016低压开关设备和控制设备第4-2部分：接触器和电动机起动器交流电动机用半导体控制器和起动器(含软起动器)GB/T14808高压交流接触器、基于接触器的控制器及电动机起动器GB/T33984电动机软起动装置术语GB/T34927—2017电动机软起动装置通用技术条件GB50052—2009供配电系统设计规范GB50058爆炸危险环境电力装置设计规范HG/T6189.1—2023石油和化工用软起动装置技术应用导则第1部分：基本要求HG/T20666化工企业腐蚀环境电力设计规程3术语和定义GB/T33984、HG/T6189.1—2023界定的术语和定义适用于本文件。4基本原则4.1电动机起动规定4.1.1电动机起动时，其机端电压应能保证机械要求的起动转矩，且在配电系统中引起的电压波动不应妨碍其他用电设备的正常工作。4.1.2交流电动机起动时，配电母线上的电压应符合下列规定：a)配电母线上接有照明或其他对电压波动较敏感的负荷：当电动机频繁起动时，不宜低于额定电压的90%；当电动机不频繁起动时，不宜低于额定电压的85%；2HG/T6189.2—2023b)配电母线上未接照明或其他对电压波动较敏感的负荷，且电动机不频繁起动时，不宜低于额定电压的80%；c)配电母线未接其他用电设备时，可按保证电动机起动转矩的条件决定；对于低压电动机，尚应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。4.2装置的选用原则4.2.1在下列情况下，应选用软起动装置：a)电动机直接起动会造成供电母线压降超过规定值时；b)负载不准许直接起动时；c)电动机不准许直接起动时；d)其他特殊要求不准许直接起动时。4.2.2因下列目的或原因时，宜采用软起动装置：a)减少起动输入容量，降低变压器装机容量；b)供电母线至电动机距离太远，直接起动电缆压降太大，但又不宜增加电缆截面；c)提高起动转矩才能使绕线转子电动机全负载起动；d)工艺过程需软起动、软停车的电动机；e)特殊重要电动机及其相关设备避免承受大的冲击转矩，减少机械应力，延长电动机及其相关设备的使用寿命。4.3装置选型原则设计选型首先应遵循安全可靠、技术先进、价格合理的原则。所选用的软起动装置应符合HG/T6189.1—2023的规定。5设计选型5.1根据电动机结构类型选型5.1.1绕线转子电动机应采用接转子回路软起动装置。5.1.2笼型电动机和同步电动机应采用接定子回路软起动装置。5.2根据电动机工作电压选型5.2.1绕线转子电动机应选择接转子回路低压软起动装置。5.2.2笼型电动机和同步电动机，应根据定子工作电压，选择相应电压等级的软起动装置。5.3根据电网短路容量和最低起动转矩需要选型5.3.15.3.2～5.3.6仅适用于笼型电动机和同步电动机，不适用于绕线转子电动机。5.3.2根据电网最小短路容量，在保证电网压降符合规定的条件下，确定准许的起动输入容量。5.3.3根据电动机最低起动转矩需要，确定电动机起动端电压和起动电流，进而确定起动输入容量。5.3.45.3.3确定的起动输入容量应不超过5.3.2确定允许的起动输入容量。5.3.5当符合5.3.4的规定时，可选用任一接定子回路软起动装置。5.3.6当不符合5.3.4的规定时，则应选择起动电流小、起动转矩大的软起动装置。5.4根据负载类别选型3HG/T6189.2—20235.4.1负载类别高静阻转矩、高转动惯量的负载，称为重载起动负荷，如风机、离心机、破碎机、球磨机及搅拌器低静阻转矩、低转动惯量的负载，称为轻载起动负荷，如泵类及压缩机等。5.4.2轻载起动负荷对于轻载起动负荷，在选用软起动装置时应按满足电动机额定功率要求进行选择。5.4.3重载起动负荷对于重载起动负荷，在选用软起动装置时应校验软起动装置的正常负载性能满足电动机起动电流及起动时间的要求，当无电动机起动参数时，可按电动机额定功率放大一级选择。5.5根据工艺要求选型5.5.1应根据生产工艺要求选择装置的工作制。频繁起、停电动机的，宜选择断续工作制的装置；非频繁起、停电动机的，宜选择短时工作制的装置。5.5.2应根据负载的制动要求选择装置的功能。提升机、水泵类负载宜选择具有软停车功能的装置。5.6根据环境条件选型5.6.1对于安装于爆炸危险场所的就地软起动装置应为防爆型，防爆设备的级别应符合GB50058的规5.6.2对于安装于存在腐蚀场所的就地软起动装置应为防腐型，防腐设备的级别应符合HG/T20666的规定5.6.3对于安装于一般场所的装置，宜选用常规型。常规型指在HG/T6189.1—2023中5.1.1规定的环境下能正常工作的装置。5.6.4安装环境应符合GB/T34927—2017中4.1的规定。5.6.5对于使用于特殊环境的软起动装置应按要求进行降容使用或对制造商提出特殊设计要求。5.6.6安装于室内的软起动装置，其装置柜体的防护等级应不低于GB/T4208—2017中IP20的规定。对于安装于室外的软起动装置，其柜体的防护等级应不低于GB/T4208—2017中IP55的规定。6装置的选择6.1装置技术参数装置的下列技术参数应符合电动机起动工程的规定：a)使用环境（见5.6）,b)适用电动机类型（见5.1）,c)使用接线方式（见第7章）,d)额定工作电压（见6.2）,e)额定频率(Hz)（见6.3）,f)额定电流或标称功率（见6.4）,g)一次回路电器的接通和分断能力（见6.5）,h)额定工作制（见6.6）,i)起动电压（见6.7）,4HG/T6189.2—2023j)起动电流（见6.8）,k)软起动时间（见6.9）,l)连续起动次数（见6.10）,m)控制电源（见6.11）,n)辅助电路（见6.12）,o)冷却方式（见6.13）。6.2额定工作电压6.2.1笼型电动机和同步电动机用装置的额定工作电压应与电动机定子电压相符。6.2.2绕线转子电动机用装置的额定工作电压应与电动机转子开路电压相适应。6.3额定频率额定频率应符合使用电网的频率。6.4额定电流或标称功率6.4.1笼型电动机和同步电动机用装置的额定电流应不小于电动机定子额定电流，或装置的标称功率应不小于电动机额定功率。6.4.2绕线转子电动机用装置的额定电流应不小于电动机转子额定电流。6.5一次回路电器的接通和分断能力6.5.1笼型电动机和同步电动机用装置的一次回路电器的短路分断电流应大于电动机定子堵转电流。6.5.2绕线转子电动机用装置的一次回路电器的短路分断电流应不小于2倍电动机转子最大电流。6.6额定工作制装置的额定工作制应符合GB/T14048.6—2016中5.3.4的规定。6.7起动电压笼型电动机和同步电动机用装置的输出电压应大于电动机起动电压。绕线转子电动机用装置不适用本条。6.8起动电流装置的起动电流应符合GB/T34927—2017中4.8.1的规定。6.9软起动时间装置的软起动时间应符合GB/T34927-2017中4.8.2的规定。6.10连续起动次数连续起动次数应符合工艺、工况的规定。短时工作制的装置，连续起动多次达到禁止工作温度后，再冷却到冷态时的足够间隔时间，应符合工艺、工况的规定。液态电阻软起动装置，从冷态连续起动3次～4次以后，达到80℃禁止工作的温度后，再冷却到冷态时的间隔时间应不少于10h。当每天需起动5次～6次及以上的工艺、工况时，则不宜选择液态电阻软起动装置。5HG/T6189.2—20236.11控制电源控制电源应符合工程现况；不能符合的，应采取措施满足,装置常用的控制电源为AC220V（50Hz）、DC220V、DC110V等。6.12辅助电路辅助电路应符合装置所需电流、电压信号的测量、显示及通讯协议的规定。6.13冷却方式冷却方式应符合GB/T34927—2017的规定。7一次回路设计及典型接线方式7.1一次回路设计总则7.1.1主电路接线方案及典型配置应符合附录A的规定。当无特殊要求时，软起动装置应仅在电动机起动过程中使用，电动机达到全压运行时，切除软起动装置，改为旁路运行方式。7.1.2应根据电动机的负荷性质确定软起动装置的运行模式，即一拖一、一拖多等运行模式，以实现符合系统可靠性前提下，达到经济效益最大化；负荷等级为GB50052—2009第3章的一级、二级，当要求软起、软停时，应采用一拖一运行模式；当可靠性要求不高时，可选用一拖多的运行模式。7.2低压笼型电动机软起动接线方式低压笼型电动机宜采用串主回路接线方式，一次回路接线方式见图A.1。7.3中压、低压绕线转子电动机接线方式中压、低压绕线转子电动机应采用装置接转子方式，一次回路接线方式见图A.2。7.4中压笼型电动机和同步电动机串主回路接线方式7.4.1电动机定子绕组为“△”形接线，或虽然为“Y”形接线、但中性点未引出机壳时，应采用串主回路接线方式。一次回路接线方式见图A.3a)。7.4.2对直接起动的电动机，宜采用双馈线接线方式。差动保护时应同时动作于起动开关和运行开关。一次回路接线方式见图A.3.b)。7.4.3对额定电流小于600A的电动机，宜用真空接触器作旁路运行开关。对额定电流大于600A的电动机，应用真空断路器作旁路运行开关。7.5中压笼型电动机和同步电动机接星点接线方式当电动机定子绕组为“Y”形接线、中性点引出机壳，为了降低装置相间承受电压时，可采用接星点接线方式。7.6中压笼型电动机和同步电动机一拖二接线方式7.6.1两台工作电压和功率相同、一用一备的中压笼型电动机或同步电动机，宜采用一套软起动装置先后起动二台电动机的接线方式。一次回路接线方式见图A.4。6HG/T6189.2—20237.6.2一台软起动装置分时起动2台电机，当电机参数不一致时，需要分别进行验证，确保软起动装置满足不同电机系统的需要时，可用一拖二接线方式。8主要设备选择8.1中压电器设备8.1.1起动断路器起动断路器应按符合HG/T6189.1—2023中5.1.1规定的环境下的常规断路器进行选择。8.1.2旁路断路器对仅作为旁路用的断路器，对其额定短路分断能力及额定短路关合能力不做要求，只应根据短路保护电流值及动作时间校验其热稳定性。8.1.3隔离断路器当断路器仅作为隔离使用时，只应校验其热稳定性，不应配置操作过电压保护装置。8.1.4接触器接触器的选型应符合GB/T14808的规定。8.2低压电器设备8.2.1断路器对仅用作短路保护的低压断路器，其瞬时脱扣器的动作值应不小于电动机额定电流的8倍～10倍。8.2.2快速熔断器低压软起动装置与短路保护电器的协调配合保护应符合GB/T14048.6—2016的规定，选择下列两种类型：a)对GB/T14048.6—2016中型式1（form1）协调配合保护：在短路条件下，电器不应对人身或其安装设备引起危害，在未修理和更换零件前，不允许继续使用，应采用断路器实现GB/T14048.6—2016中型式1（form1）协调配合保护；b)对GB/T14048.6—2016中型式2（form2）协调配合保护：要求在短路条件下，电器不应对人身或其安装设备引起危害，且能够继续使用，应采用半导体保护熔丝（即快熔）实现GB/T14048.6—2016中型式2（form2）协调配合保护。为了使软起动装置在排除短路故障后能够继续使用，设计中应采选用快速熔断器。8.2.3接触器接触器的选型应符合GB/T14048.6—2016的规定。9设计选型所需资料和参数设计选型及订货时，供需双方提供的资料和参数见附录B。7HG/T6189.2—2023（规范性）主电路接线方案及典型配置A.1低压笼型电动机软起动接线方式低压笼型电动机软起动接线方式应符合图A.1的规定。图A.1低压笼型电动机软起动接线方式8HG/T6189.2—2023A.2中压、低压绕线转子电动机接转子方式绕线电机接转子软起动装置接线方式应符合图A.2的规定。a)一拖一接线方式QF'U、U'V、V'W、W'图A.2绕线电机接转子软起动装置接线方式A.3中压笼型电动机和同步电动机串主回路接线方式中压电机软起动串主回路接线方式应符合图A.3的规定。9HG/T6189.2—2023图A.3中压电机软起动串主回路接线方式A.4中压笼型电动机和同步电动机一拖二接线方式中压电机一拖二软起动接线方式应符合图A.4的规定。HG/T6189.2—2023图A.4中压电机一拖二软起动接线方式HG/T6189.2—2023