CN201118487Y - 高压电机软启动控制装置 - Google Patents

Abstract

一种高压电机软启动控制装置，它包含启动回路、控制回路、启动切换回路、过电压保护回路和应急启动回路。连接于主回路的三相进线电源、高压断路器、可控变压电抗器，连接于切换回路的高压接触器、高压限流熔断器；连接于控制回路的晶闸管、触发电路、控制单元；连接于过电压保护回路的过电压保护器；连接于应急切换回路中的切换端子。本实用新型可以实现电机的平稳启动，解决晶闸管的耐压问题，保证在控制系统发生故障时实现电机串联电抗器启动，对系统过电压可靠限制，对系统的短路故障快速切换。

Description

高压电机软启动控制装置

技术领域

本实用新型涉及3kV以上电力系统中使用的一种电机软启动控制装置。

技术背景

近年来，国内现代化大型企业和特大型企业发展迅速，大型设备配备的大型电机甚至超大型电机越来越多。随着电机容量的越来越大，直接启动已经无法满足生产力发展的需求，直接启动所带来的问题直接影响到电机自身的安全运行甚至电网的安全供电。

电机直接启动所带来的弊端主要在于以下两个方面：

首先，直接启动时的电机启动电流通常能够达到电机额定电流的4～7倍，电机功率越大，额定电流也越大，在电机启动时对电网的冲击必然越大，如果电网没有足够的裕量，启动电流必然导致电网电压的急剧下降，电源频率也会变化，严重影响其他设备的安全运行，甚至造成全电网的不稳定，给企业的生产造成不可估量的损失。

其次，大的启动电流给电机本身造成损伤，大电流必然产生大热量，加速电机绝缘的老化，缩短电机的使用寿命；大电流产生大的电动力，破坏绕组的绝缘甚至造成鼠笼条的断裂，导致电机故障；同时，对于那些与电机关联的机械设备而言，也会造成很大的损伤。

为了解决上述问题，近年来，国内比较常用的解决方案有以下几种：串联电抗器启动；串联水电阻启动；晶闸管控制启动等，但都存在各种问题。其中，串联电抗器启动是有级启动，无法做到对启动过程的精确控制；串联水电阻启动首先不符合无油化、无水化的电力设计发展方向，另外还存在控制性能差、体积大、维护难等缺点；串联晶闸管启动则存在由于多个晶闸管串联后的均压问题、同步触发问题等。以上问题的存在，阻碍了上述电机启动方案的发展。

近年来，也有关于利用变压器或可控电抗器在低压侧控制电机启动的理论提出，但是，作为一种高压电气产品，都没有形成一种可行的系统方案，对整个电机启动过程的控制、切换、过压、过流等问题没有解决，而对于电机运行时的保护也不完善。在实际运行中存在严重的故障隐患，甚至无法投入运行。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种克服在先技术中的问题，能够实现电机软启动、软停止、具有完善的电机保护功能，并能够在应急情况下保证电机启动的高压电机软启动控制装置。

为达到上述目的，本实用新型提供的一种高压电机软启动控制装置采用的技术方案是：包含主回路、控制回路、切换回路、过电压保护回路和应急启动回路五个部分。主回路包括三相进线电源、高压断路器、可控变压电抗器；控制回路包括晶闸管、触发电路、控制单元；切换回路包括高压接触器、高压限流熔断器；过电压保护回路由过电压保护器或阻容吸收器组成；应急切换回路包括可控变压电抗器上的应急切换端子。

高压断路器的进线端与三相进线电源连接，出线端与可控变压电抗器高压侧进线端连接；可控变压电抗器高压侧出线端与高压电机连接；高压接触器上端通过高压限流熔断器连接在高压断路器与可控变压电抗器之间，下端连接在可控变压电抗器与电机之间。控制回路进线端连接在可控变压电抗器的低压侧，与一组晶闸管串联；晶闸管的触发电极连接到控制回路中的触发电路上；作为电流短路保护的高压限流熔断器连接在高压接触器上端与高压接触器串联；过电压保护装置连接于电机进线端与地之间；可控变压电抗器上留有应急切换的端子。

如上所属的结构，进线电源通过高压断路器、可控变压电抗器，为高压电机提供能量，形成启动主回路。高压断路器用来关合电机并在电机发生短路故障时起短路保护的作用。可控变压电抗器首先作为电抗器可以实现串联电抗器降压启动，这里所说的可控变压电抗器还有一个低压绕组，低压绕组中串联有晶闸管，通过控制晶闸管的导通角可以实现电抗器的变压可控，从而控制电机的启动过程。由高压限流熔断器和高压接触器组成的切换回路在电机启动过程结束时由高压接触器将可控变压电抗器短接，电机进入正常运行工况。

本实用新型的有益效果是，可以实现对电机启动过程的启动电压、启动电流、启动时间预先设置，达到平稳启动的目的。即使控制系统发生故障，电机仍可以通过电抗器的预留端子实现应急启动，不会因为设备故障影响企业的生产，可靠性大大提高，基本上能够做到万无一失。

本实用新型设计有电压保护回路。在电机启动完成由旁路接触器短接可控变压电抗器的过程中，必然有过电压产生，该过电压对电机的绝缘造成积累性损伤，几次大的冲击就有可能将电机烧毁，电压保护单元可以在过电压发生时将过电压的能量对地泄放，同时将过电压限制在电机绝缘耐受范围以内，保护电机的绝缘不受冲击，延长电机的使用寿命。

本实用新型还设计有电流保护单元，电流保护单元采用高压限流熔断器，如果在运行过程中电机或电机进线发生短路故障，高压限流熔断器在5ms内将电源断开，将可控变压电抗器投入，此时，可控变压电抗器起限流的作用，将短路电流大大降低，避免电机承受大的短路电流的冲击。同时，由于短路电流被限制在一个较低的水平，起短路保护的高压断路器对遮断容量的要求就相应的可以降低，从而降低了设备的成本。

附图说明：

图1是本实用新型高压电机软启动控制装置的结构示意图。

图中1.进线电源，2.高压断路器，3.可控变压电抗器，4.晶闸管，5.控制单元，6.电机，7.高压限流熔断器，8.高压接触器，9.电压保护单元，10.地，11.切换端子。

具体实施方式：

在附图1中，进线电源(1)与高压断路器(2)的一端电连接，高压断路器(2)的另一端与可控变压电抗器(3)的高压绕组进线端电连接，可控变压电抗器(3)的高压绕组出线端与电机(6)电连接，如此形成电机启动的主回路。高压断路器(2)的作用为日常操作和在短路情况下切除电机回路；可控变压电抗器(3)的作用为自耦降压，这里的可控变压电抗器(3)可以通过低压侧的控制回路实现电机启动的过程控制。

在附图1中，可控变压电抗器(3)的低压绕组与晶闸管(4)的正、负极电连接，晶闸管(4)的触发电极与控制单元(5)电连接。如此设计，晶闸管(4)处于可控变压电抗器(3)的低压侧，解决了晶闸管的耐压问题。

高压限流熔断器(7)的一端连接于高压断路器(2)与可控变压电抗器(3)之间，另一端与高压接触器(8)电连接；高压接触器的出线端连接于可控变压电抗器(3)与电机(6)之间。如此设计，当电机启动过程结束时，高压接触器(8)将可控变压电抗器(3)短接，使电机(6)进入正常运行状态；高压限流熔断器(7)的作用是在电机发生短路故障时，利用其快速性将切换回路断开，同时将可控变压电抗器(3)投入，此时可控变压电抗器(3)起限流电抗器的作用。

电压保护单元(9)一端连接于高压接触器(8)与电机(6)之间，电压保护单元(9)另一端与地(10)连接。电压保护单元(9)的作用是在电机启动瞬间、电机启动过程完成高压接触器(8)切换的瞬间以及运行过程中系统有过电压产生时，吸收过电压，保护电机。

Claims (4)

1.一种高压电机软启动控制装置，它包括主回路，控制回路，切换回路，连接于主回路中的三相进线电源，高压断路器，可控变压电抗器，电机；连接于切换回路中的高压接触器；连接于控制回路的晶闸管、触发电路和控制单元；其特征在于它还包含连接于电机进线端的过电压保护回路和连接于可控变压电抗器上的应急启动回路。

2.根据权利要求1所述的高压电机软启动控制装置，其特征在于可控变压电抗器包括高压绕组，低压绕组和应急切换端子。

3.根据权利要求1所述的高压电机软启动控制装置，其特征在于切换回路中包含高压限流熔断器。

4.根据权利要求1所述的高压电机软启动控制装置，其特征在于过电压保护回路由金属氧化物避雷器、过电压保护器或阻容吸收器组成。