(1)直接啟動
高壓電動機直接啟動的一次原理圖見右圖。圖中QS是隔離開關,功能類似于低壓系統(tǒng)中的刀開關,設備檢修時將其斷開以確保安全。QF是真空斷路器,是電動機啟動運行和停止運行的主開關,近年來它逐漸取代了過去在高壓開關柜中大量使用的油斷路器。電動機啟動前應首先合上QS,然后通過二次控制電路合上真空斷路器QF,這時電動機得電開始啟動,合閘瞬間電流可達到額定電流的5~7倍。隨著電動機轉(zhuǎn)速的逐漸提高,啟動電流降低到額定電流,啟動過程結(jié)束。
直接啟動時的電流變化見左圖的曲線1。由于直接啟動的電流較大,因此,通常應用在電動機功率相對較小(例如一兩百千瓦)、供電容量相對充裕的系統(tǒng)中。
隔離開關QS和真空斷路器QF的操作順序非常重要,啟動運待時必須先合QS,后合QF;停機時必須先斷開QF,之后才能操作(或不操作)QS。因為隔離開關沒有滅弧措施,不能用它接通或斷開負荷電流。這在開關柜設計時就已經(jīng)采取了機械閉鎖和電氣閉鎖措施,能有效防止因操作程序錯誤引發(fā)的設備事故。
TA是電流互感器,共有兩只,每只有兩個二次繞組,分別用于電流測量和電流保護。在三相三線電力系統(tǒng)中,三相電流有如下關系,即IU+IV+IW=0。因此,只要在三相系統(tǒng)中選任意兩相安裝電流互感器,即可通過對電流表的適當連接,或通過智能電力儀表的內(nèi)部運算,實現(xiàn)對三相電流的測量。
右圖中的F是避雷器,它可吸收沿供電線路引入的雷電高電壓或真空斷路器等開關元件產(chǎn)生的操作過電壓,保護電動機的絕緣免遭破壞。
(2)降壓啟動
可供高壓電動機選用的降壓啟動方案有多種。因為降壓啟動能調(diào)整和限制啟動電流,因此適用于數(shù)百數(shù)千千瓦甚至上萬千瓦的電動機。
降壓啟動的基本原理是啟動時在電動機的電流回路中串聯(lián)接入一個降壓限流元件或裝置,用以限制啟動電流,減少過大的啟動電流對電網(wǎng)造成的沖擊,防止電壓跌落太多導致的啟動失敗;同時也能減小或防止啟動時機械沖擊力可能對設備造成的損傷。
1)電抗器降壓啟動
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這是一種較為傳統(tǒng)的啟動方式,其一次原理圖見上圖。電抗器是一種三相結(jié)構(gòu)的鐵芯線圈,有較大的電抗值。電動機啟動時,真空斷路器QF合閘,而真空接觸器KM暫時不合,這樣電抗器L串入啟動回路,較大的電抗值限制了啟動電流。待電動機轉(zhuǎn)速升高至接近額定轉(zhuǎn)速時,KM合閘,將電抗器L短路,電抗器退出啟動電路,電動機開始全壓運行。
另外還有一種改進型的可調(diào)電抗器啟動電路,如下圖所示。該裝置采用閉環(huán)系統(tǒng),通過圖4中的電流傳感器1TA和電壓傳感器TV,檢測啟動過程中的啟動電流和電抗器L兩端的電壓信號,由控制器自動調(diào)節(jié)電抗器的勵磁電流,改變電抗器允許通過的電流值和電抗器兩端電壓,實現(xiàn)平穩(wěn)軟啟動,性能更加優(yōu)越。
下圖中的虛線框表示框內(nèi)元件獨立安裝在一個柜體內(nèi),與安裝有真空斷路器的開關柜形成一個開關柜組,共同完成電動機的啟動控制功能。
