CN217643192U - 离网启动大功率电机的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种离网启动大功率电机的系统，包括储能系统、变频器柜、切换柜、第一电机和第二电机，变频器柜和切换柜挂在所述储能系统输出的交流母线上，变频器柜与切换柜导线连接，切换柜电性连接第一电机和第二电机；变频器柜主要包含变频器、输入电抗器和输出电抗器，输入电抗器连接在变频器的输入电源接线端子上，输出电抗器连接在变频器的输出电源接线端子上，变频器上还连接有交流接触器；切换柜主要包含塑壳断路器、交流接触器、热继电器、电流互感器和熔断器。采用变频器来启动大功率电机，且通过切换柜使变频器实现一拖二或一拖多电机，可以降低大功率电机启动时对电网和设备造成的不利影响，提高电能稳定性，高效使用储能系统。

Description

离网启动大功率电机的系统

技术领域

本实用新型涉及电机启动技术领域，尤其是一种离网启动大功率电机的系统。

背景技术

近年来，基于锂离子电池的储能技术发展迅猛，并得到广泛应用。不管是分布式发电系统、电力系统还是微网系统，储能系统的引入，都可以有效提升电力供应的稳定性、连续性和经济性。而在现代工业生产中，大功率电机的应用也越来越多，但随之而来的大功率电机启动过程中对电网和机械设备的冲击和破坏问题也日趋严重。

交流异步电动机启动的瞬间会产生较大的电流冲击(空载启动时约为额定电流的4～7倍，带载启动时可达到8～10倍或更大)，过大的启动电流会使电机绕组发热，从而加速绝缘老化，影响电机寿命。同时无功消耗的大量增加导致功率因数严重降低，会造成母线电压下降，影响并网或离网运行的储能系统中设备的正常运行，如储能变流器(PCS)和变压器，还可能使PCS发生过压、欠压或过流保护动作，造成设备的有害跳闸。若项目地点位于电网末端，电网较弱，则系统受电机启动时的扰动就更大，电压波动更明显。

若变压器铁芯的剩磁现象严重，在电机启动瞬间也会使变压器产生较大的励磁涌流，导致系统出现大量谐波，进一步放大了母线的电压降，并使其电压曲线发生严重畸变。将储能系统接入电网中，并网启动电机时，虽然母线电压降和谐波问题依然很严重，启动电流也很大，但大电网作为电压源具有很强的调节能力，可以补偿电机启动时所需的无功，电机可以正常启动，但问题是依然存在的。当储能系统离网带电机启动时，储能变流器(PCS)由电流源变为电压源，各种问题就会凸显出来，导致最后无法正常启动电机。

全压启动大功率电机时冲击很大，为了降低冲击，目前大多采用降压启动，市场上占有率比较高的是固态晶闸管式软启动器，其主要是利用固态晶闸管可灵活控制导通性的开关特性，它串接于电源和电机之间，当电机启动时，晶闸管输出的电压由设定的较低电压逐渐增加，同时电机开始转动，随着电压的增加逐渐加速，直到电机达到额定转速，晶闸管全导通，电机端电压达到额定电压，启动完成，随后切换到旁路运行。

尽管软启动具有启动平滑，启动时间参数可调的特性，但可控硅调压方式的软启动器控制感应电动机，在减小电压的同时，供电频率仍为工频，过大的转差率存在，启动电流仍高达电机额定电流的4倍左右，无功消耗增加，功率因数降低严重。所以要将储能系统中储能变流器(PCS)和变压器的容量增大很多，导致一次投资增大、浪费。

针对上述具有储能系统和大功率电机启动的应用需求，需要选择一个合适的电机启动方式，来降低大功率电机启动时对电网和设备造成的不利影响，提高电能稳定性，减少一次投资浪费，高效使用储能系统。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种离网启动大功率电机的系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种离网启动大功率电机的系统，包括储能系统、变频器柜、切换柜、第一电机和第二电机，所述变频器柜和切换柜挂在所述储能系统输出的交流母线上，所述变频器柜与切换柜导线连接，所述切换柜电性连接第一电机和第二电机；变频器柜主要包含变频器、输入电抗器和输出电抗器，所述输入电抗器连接在变频器的输入电源接线端子上，所述输出电抗器连接在变频器的输出电源接线端子上，变频器上还连接有交流接触器；切换柜主要包含切换开关、塑壳断路器、交流接触器、电流互感器和熔断器。

通过变频器可以同时改变电网频率和电机端电压，在不降低转矩的情况下，连续调节电机转速，最后达到额定电压和工频后，电机达到额定转速成功启动。通过切换柜，可以实现电机一主一备切换使用。在完成变频的过程中也会产生谐波，所以变频器柜配置了输入电抗器和输出电抗器，输入电抗器可抑制变频器输入电流的高次谐波，改善变频器的输入功率因数，防止浪涌冲击；输出电抗器可补偿导线分布电容的影响，能抑制变频器输出的谐波，同时减少变频器的噪声。

在上述方案中，所述变频器的输入电源线上依次连接有电源单元、电流互感器、塑壳断路器和熔断器，所述电源单元包括电源回路、电源指示支路、变频故障指示支路和温控支路，所述电源指示支路、变频故障指示支路和温控支路均并联在电源回路上，所述电源回路上设有熔断器。

在上述方案中，所述电源指示支路上设有电源指示灯，所述变频故障指示支路上设有串联在一起的中间继电器和故障指示灯，所述温控支路包括温控器，所述温控器上连接有温度传感器和风机。

在上述方案中，所述变频器柜上设有仪表，所述仪表上安装有电源指示灯、故障指示灯和复位按钮。

在上述方案中，所述切换柜包括电源回路、指示支路、故障输出支路、切换支路和变频启动支路，所述指示支路、故障输出支路、切换支路和变频启动支路均并联在电源回路上，所述电源回路上设有熔断器。

在上述方案中，所述指示支路包括电源指示支路、第一电机变频启动指示支路、第二电机变频启动指示支路、第一电机旁路运行指示支路和第二电机旁路运行指示支路，所述电源指示支路上设有电源指示灯，所述第一电机变频启动指示支路上设有串联在一起的交流接触器和第一电机变频启动指示灯，所述第二电机变频启动指示支路上设有串联在一起的交流接触器和第二电机变频启动指示灯，所述第一电机旁路运行指示支路上设有串联在一起的交流接触器和第一电机旁路运动指示灯，所述第二电机旁路运行指示支路上设有串联在一起的交流接触器和第二电机旁路运动指示灯。

在上述方案中，所述故障输出支路上设有串联在一起的故障输入和中间继电器，所述故障输入为并联在一起的外部故障和急停按钮。

在上述方案中，所述切换支路包括切换开关以及与切换开关连接的第一电机启停支路、第一电机切换支路、第二电机启停支路和第二电机切换支路，所述第一电机启停支路包括并联在一起的第一电机本地输入和第一电机远程输入，所述第一电机本地输入为停止按钮和启动按钮，所述第一电机远程输入为PLC信号输入或电机旁按钮箱信号输入，所述第一电机切换支路上设有热继电器；所述第二电机启停支路包括并联在一起的第二电机本地输入和第二电机远程输入，所述第二电机本地输入为停止按钮和启动按钮，所述第二电机远程输入为PLC信号输入或电机旁按钮箱信号输入，所述第二电机切换支路上设有热继电器。

在上述方案中，所述变频启动支路包括变频启动器和连接在变频启动器上的变频故障继电器和变频运行继电器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用变频器来启动大功率电机，且通过切换柜使变频器实现一拖二或一拖多电机，可以降低大功率电机启动时对电网和设备造成的不利影响，提高电能稳定性，减少成本，高效使用储能系统。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型离网启动大功率电机的系统一种实施例的结构示意图。

图2是所述实施例中变频器柜的结构示意图。

图3是所述实施例中变频器柜的电路原理图。

图4是所述实施例中切换柜的结构示意图。

图5是所述实施例中切换柜的电路原理图。

图6是所述实施例中切换柜的具体电路图。

图中：1.储能系统，2.频器柜，3.切换柜，4.第一电机，5.第二电机，21.电源指示灯，22.故障指示灯，23.复位按钮，24.变频器，25.输入电抗器，26.输出电抗器，27.电源回路，28.电源指示支路，29.变频故障指示支路，210.温控支路，31.电源回路，32.指示支路，33.故障输出支路，34.切换支路，35.变频启动支路，36.电源指示灯，37.第一电机变频启动指示灯，38.第一电机运行指示灯，39.第二电机变频启动指示灯，310.第二电机运行指示灯，311.本地停止远程切换按钮，312.急停按钮，313.第一电机启动按钮，314.第一电机停止按钮，315.第二电机启动按钮，316.第二电机停止按钮。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

本实施的一种离网启动大功率电机的系统的结构示意图，如图1所示，包括储能系统1、变频器柜2、切换柜3、第一电机4和第二电机5，变频器柜2和切换柜3挂在储能系统1输出的交流母线6上，变频器柜2与切换柜3导线连接，切换柜3电性连接第一电机4和第二电机5。

如图2所示，变频器柜2上设有仪表，仪表上安装有电源指示灯21、故障指示灯22和复位按钮23。

如图3所示，变频器柜2包括变频器24(型号PNB3000)、输入电抗器25和输出电抗器26，输入电抗器25连接在变频器2的输入电源接线端子上，输出电抗器26连接在变频器24的输出电源接线端子上，变频器24上还连接有交流接触器；变频器24的输入电源线上依次连接有电源单元、电流互感器TA1-TA3、塑壳断路器QF和熔断器FU2-FU4，电源单元包括电源回路27、电源指示支路28、变频故障指示支路29和温控支路210，电源指示支路28、变频故障指示支路29和温控支路210均并联在电源回路27上，电源回路27上设有熔断器FU1，电源指示支路29上设有电源指示灯HW，变频故障指示支路29上设有串联在一起的中间继电器KA1和故障指示灯HY，温控支路210包括温控器WK-1(JH)，温控器上连接有温度传感器和风机FJ。

如图4所示，切换柜3上设有仪表，仪表上安装有电源指示灯36、第一电机变频启动指示灯37、第一电机运行指示灯38、第二电机变频启动指示灯39、第二电机运行指示灯310、本地停止远程切换按钮311、急停按钮312、第一电机启动按钮313、第一电机停止按钮314、第二电机启动按钮315和第二电机停止按钮316，切换柜3上设有4个交流接触器(型号CJ40-1000)。

如图5和图6所示，切换柜3包括电源回路31、指示支路32、故障输出支路33、切换支路34和变频启动支路35，指示支路32、故障输出支路33、切换支路34和变频启动支路35均并联在电源回路31上，电源回路31上设有熔断器FU7。

其中，指示支路32包括电源指示支路、第一电机变频启动指示支路、第二电机变频启动指示支路、第一电机旁路运行指示支路和第二电机旁路运行指示支路，电源指示支路上设有电源指示灯HW，第一电机变频启动指示支路上设有串联在一起的交流接触器KM2和第一电机变频启动指示灯HR1，第二电机变频启动指示支路上设有串联在一起的交流接触器KM4和第二电机变频启动指示灯HR2，第一电机旁路运行指示支路上设有串联在一起的交流接触器KM1和第一电机旁路运动指示灯HP3，第二电机旁路运行指示支路上设有串联在一起的交流接触器KM3和第二电机旁路运动指示灯HR4。

故障输出支路33上设有串联在一起的故障输入和中间继电器KA，故障输入为并联在一起的外部故障和急停按钮JT。

切换支路34包括切换开关SA以及与切换开关SA连接的第一电机启停支路、第一电机切换支路、第二电机启停支路和第二电机切换支路，第一电机启停支路包括并联在一起的第一电机本地输入和第一电机远程输入，第一电机本地输入为停止按钮SBS1和启动按钮SBF1，第一电机远程输入为PLC信号输入或电机旁按钮箱信号输入，第一电机切换支路上设有热继电器1FR；第二电机启停支路包括并联在一起的第二电机本地输入和第二电机远程输入，第二电机本地输入为停止按钮SBS2和启动按钮SBF2，第二电机远程输入为PLC信号输入或电机旁按钮箱信号输入，第二电机切换支路上设有热继电器2FR。

变频启动支路35包括变频启动器RNB和连接在变频启动器RNB上的变频故障继电器和变频运行继电器，变频故障继电器采用中间继电器KA1，变频运行继电器采用并列的2条支路，一条支路是交流接触器KM2和中间继电器KA2，另一条支路是交流接触器KM4和中间继电器KA3。

具体工作原理：将切换柜3上的本地停止远程切换按钮拨到“远程”状态，检测到PLC输入信号或电机旁按钮箱的信号输入后，控制主回路的交流接触器KM2/KM4吸合，通过变频器RNB来启动第一电机4(或第二电机5)，此时对应电机的变频启动指示灯HR1/HR2会亮起，该电机会逐渐提高频率和电压，整个启动过程中同步旋转磁场速度平缓上升，加速过程将能保持平稳，减少了启动过程中的冲击；当检测到频率达到工频、电压达到额定值后，该电机达到额定转速，启动完成，控制接触器KM1/KM3吸合，变频切换，通过切换支路34继续带动电机运行，此时电机旁路运行指示灯HR3/HR4会亮起。

将切换柜3上的转换开关拨到“本地”状态，可通过变频器柜上的“电机启动”按钮控制主回路的交流接触器KM2/KM4吸合，通过变频器RNB来启动第一电机4(或第二电机5)，此时对应电机的变频启动指示灯HR1/HR2会亮起，该电机会逐渐提高频率和电压，整个启动过程中同步旋转磁场速度平缓上升，加速过程将能保持平稳，减少了启动过程中的冲击；当检测到频率达到工频、电压达到额定值后，该电机达到额定转速，启动完成，控制接触器KM1/KM3吸合，变频切换，通过切换支路34继续带动电机运行，此时电机旁路运行指示灯HR3/HR4会亮起。

上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种离网启动大功率电机的系统，其特征在于：包括储能系统、变频器柜、切换柜、第一电机和第二电机，所述变频器柜和切换柜挂在所述储能系统输出的交流母线上，变频器柜与切换柜导线连接，所述切换柜电性连接第一电机和第二电机；变频器柜主要包含变频器、输入电抗器和输出电抗器，所述输入电抗器连接在变频器的输入电源接线端子上，所述输出电抗器连接在变频器的输出电源接线端子上，变频器上还连接有交流接触器；切换柜主要包含塑壳断路器、交流接触器、热继电器、电流互感器和熔断器。

2.根据权利要求1所述的离网启动大功率电机的系统，其特征在于：所述变频器的输入电源线上依次连接有电源单元、电流互感器、塑壳断路器和熔断器，所述电源单元包括电源回路、电源指示支路、变频故障指示支路和温控支路，所述电源指示支路、变频故障指示支路和温控支路均并联在电源回路上，所述电源回路上设有熔断器。

3.根据权利要求2所述的离网启动大功率电机的系统，其特征在于：所述电源指示支路上设有电源指示灯，所述变频故障指示支路上设有串联在一起的中间继电器和故障指示灯，所述温控支路包括温控器，所述温控器上连接有温度传感器和风机。

4.根据权利要求2所述的离网启动大功率电机的系统，其特征在于：所述变频器柜上设有仪表，所述仪表上安装有电源指示灯、故障指示灯和复位按钮。

5.根据权利要求1所述的离网启动大功率电机的系统，其特征在于：所述切换柜包括电源回路、指示支路、故障输出支路、切换支路和变频启动支路，所述指示支路、故障输出支路、切换支路和变频启动支路均并联在电源回路上，所述电源回路上设有熔断器。

6.根据权利要求5所述的离网启动大功率电机的系统，其特征在于：所述指示支路包括电源指示支路、第一电机变频启动指示支路、第二电机变频启动指示支路、第一电机旁路运行指示支路和第二电机旁路运行指示支路，所述电源指示支路上设有电源指示灯，所述第一电机变频启动指示支路上设有串联在一起的交流接触器和第一电机变频启动指示灯，所述第二电机变频启动指示支路上设有串联在一起的交流接触器和第二电机变频启动指示灯，所述第一电机旁路运行指示支路上设有串联在一起的交流接触器和第一电机旁路运动指示灯，所述第二电机旁路运行指示支路上设有串联在一起的交流接触器和第二电机旁路运动指示灯。

7.根据权利要求5所述的离网启动大功率电机的系统，其特征在于：所述故障输出支路上设有串联在一起的故障输入和中间继电器，所述故障输入为并联在一起的外部故障和急停按钮。

8.根据权利要求5所述的离网启动大功率电机的系统，其特征在于：所述切换支路包括第一电机启停支路、第一电机切换支路、第二电机启停支路和第二电机切换支路，所述第一电机启停支路包括并联在一起的第一电机本地输入和第一电机远程输入，所述第一电机本地输入为停止按钮和启动按钮，所述第一电机远程输入为PLC信号输入或电机旁按钮箱信号输入，所述第一电机切换支路上设有热继电器；所述第二电机启停支路包括并联在一起的第二电机本地输入和第二电机远程输入，所述第二电机本地输入为停止按钮和启动按钮，所述第二电机远程输入为PLC信号输入或电机旁按钮箱信号输入，所述第二电机切换支路上设有热继电器。

9.根据权利要求5所述的离网启动大功率电机的系统，其特征在于：所述变频启动支路包括变频启动器和连接在变频启动器上的变频故障继电器和变频运行继电器。

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