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产品名称: WGZB系列高压自励补偿软起动器
产品型号:
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发 布 者:万洲电气
发布日期: 2014-02-27 14:52:47

一、概述

对大功率高压电动机起动问题的焦点主要是集中于既要通过降压起动保证起动电流无冲击满足短网的耐受要求,又要保证降压起动过程中电动机实际起动力矩需求,这个平衡点来源于在起动瞬间要迅速补偿部分电动机起动过程所需要的大量无功,尽量减少其对电网无功需求,另一方面在保证起动力矩的同时,尽可能地降低起动设备前端因电机起动而产生的较大冲击电流,使电网电压无陷落,真正保证前端变压器实际供电容量需求。

万洲电气经过多年在大电机起动领域研究和探索,并且结合高校产学研合作科技成果,成功推出具备自主知识产权WGZB系列高压自励补偿软起动装置,其特型变压器制造核心技术,成功解决了大型电动机起动过程中降压限流、起动补偿过压和浪涌冲击三大互相关联的起动难题,很好地实现了三种起动状态完美过渡和衔接,使得降压起动过程中冲击电流与起动转矩的之间的平衡关系得到根本保证,在大电机起动到运行整个过程中,始终保持着起动冲击小、过渡平稳。

WGZB系列高压自励补偿软起动装置广泛应用于电压等级为3kV 6kV 10kV的高压大功率电动机,其覆盖的功率范围为 3000kW 50000kW的大容量高压笼型电动机的降压软起动。

其应用范围涵盖冶金工业、石化、环保等产业多个领域,具体工况如高炉风机、高炉泵、焦化煤气压缩机、空压机、制氧用空压机、制氧压缩机、转炉用除尘抽风机、大型的催化和裂化风机、大型磨桨机等。

二、型号及规格


三、主要技术参数

WGZB Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ系列高压自励补偿软起动装置主要性能参数如下表:

1-1  WGZB系列高压自励补偿软起动装置主要性能参数

型号

WGZB

WGZB

WGZB

适用电机功率(kW

10000

800040000

1000050000

系统额定电压(kV

610

610

610

网侧输入起动电流倍数

2.0

2.0

1.5

1.2

母线压降

8%-15

7%-12

5%-10

5%-10

最大起动时间

60S

60S

60S

起动次数

5/小时

35/小时

35/小时

注:对于电动机起动瞬间控制前端网侧输入起动电流和网侧母线压降这两项技术指标,主要与系统短路容量、前端变压器制造参数、电动机制造参数、负载拖动参数均有密切关系,所以,出于对系统具体控制技术指标和成本因素综合考虑,网侧起动电流和网侧母线压降参数也可以按照用户具体需求协议商定具体要求,但总体范围不会超出表1-1控制范畴。

四、使用条件

1、环境温度:上限50℃(24小时平均气温不超过45℃),下限-25℃

2、相对湿度不超过90%

3、海拨高度不超过1000m,海拔超过1000m地区制造厂家需提供高原型设备特殊配置;

4、应放置室内无剧烈振动及冲击且垂直倾斜度不超过5°的场合;

5、不允许有导电尘埃及腐蚀性气体;

6、没有火灾及爆炸危险的场所。

注:环境温度长期低于-25℃时或者海拨高度超过1000m的地区,用户订货时应予说明。

五、总体组成和工作原理

方案一:



方案二:


工作原理

本装置很好地解决起动冲击电流和降压起动力矩之间的平衡关系,将电动机起动到运行整个软起动过程,拆分为了两种工作状态,即降压软起动补偿状态和旁路全压运行状态,其具体工作原理叙述如下:

、降压软起动补偿状态

降压软起动106kV起动回路母线电压通过自励起动柜进入到高压特型自励起动调压单元,自励起动调压单元通过灵活方便的调零变压抽头调整降压后,可以使电动机保持恒压限流起动状态,顺利地完成降压起动全过程;

起动分流补偿:起动过程中,为了更好地控制网侧起动冲击电流,抑制网侧电压波动,本装置在特型自励起动调压单元的二次侧并联一套起动无功补偿单元,在其二次侧实现了起动无功补偿分流,为电动机提供了起动过程中所需要的大量的无功功率,从而降低电机起动对电网无功需求,适时的减小电机起动时对电网电压的影响;

⑵、旁路全压运行

在电机完成整个起动过程后,特型自励起动单元经过短暂失励平衡调压过渡,这时电机处于轻载调压运行状态,经过转接旁路全压运行后,电机将会无失压平稳过渡到全压正常转速的工作状态,从而结束起动全过程转为旁路全压全速运行状态。

控制理论

该装置在整个起动过程中,满足的是自励降补软起动的“两节点控制理论

节点一

特型自励起动调压单元满足自励降压起动特性的输入电流为输出电流的ku(即特型自励起动单元的一、二次电压比为 1:KuKu1)



节点二

电机端降压起动电流为特型自励起动调压单元实际输出电流与起动无功补偿单元补偿电流之和,是实际电机全压起动电流Kiq×Ie(出厂给定的全压起动电流倍数Kiq, Kiq一般取值范围在37之间)时的ku倍。


此时自励起动调压单元的输出电流为电机端的起动电流ID与起动时无功补偿单元补偿电流IC之差。

因此,通过调节特型自励起动调压单元的抽头电压变比和起动无功补偿单元补偿容量,可以将网侧起动电流降到可以允许的范围之内,减小电机起动时对电网侧无功压降“陷落”的影响。

六、装置创新技术特点

为了解决起动过程中起动冲击电流限制和满足起动转矩要求平衡关系,创新性提出了“两节点”高压自励补偿软起动的理论,改进革新了陈旧起动方式诸多弊病,将大功率高压电机起动三个过渡过程平稳、无冲击,很好起到了降低网侧起动电流、保护电机、减少电网冲击的软起动目的

1、WGZB系列方案一技术特点:利用特型自励起动单元内部特制绕组分断与组合方式,利用起动时序中不同时刻各个起动元器件阻抗变化趋势不同,很好实现了三段式起动过程完美过渡和衔接,有效避免了因电机端电压突变造成瞬间跃变浪涌电流冲击的问题;

2、、WGZB系列方案二技术特点:由于特型自励起动单元内部特制工艺结构形式,使得电抗器起动特性很好融合到了自励起动特性的工艺制造环节中,实现了三段式起动状态完美过渡和衔接,很好解决起动冲击电流和降压起动之间平衡关系,大大降低了起动过程中的振动与冲击,并对运行旁路短接冲击浪涌电流也有一定的抑制作用;

3、方案一和方案二特型自励起动调压单元都将变磁通调零变压技术成功运用于降压限流自励补偿软起动工程运用中,其作用既可以根据电机起动需要的输出力矩和起动限流峰值倍数,就可以灵活调整调零抽头变比,达到限制起动合闸浪涌峰值,同时又满足特型自励降压软起动过程中降压限流的目的。

4、由于装置对网侧起动限流能力和网侧电压压降限制与抬升特性,可以大大降低网侧前端的电网容量要求,显著减小变压器安装容量,大幅降低一次设备投资成本。

七、专利知识产权的技术资质

已经授权1项发明知识产权专利有:

发明专利号为:

201210384870.4

独立公开了1项发明知识产权专利有:

发明专利号为:

201210384867.2

已经授权4项实用新型专利有:

实用新型专利号为:

ZL 201220520794.0

ZL 201220520816.3

ZL 201320347990.7

ZL 201420061659.3

   本装置已通过湖北省级科技成果鉴定

八、性能特点

1、起动回路电流一般小于1.5倍电机额定运行电流(一般至少小于2倍额定运行电流),最小可达到额定运行电流;

2、起动时电网的压降一般在在7%-15%之间;

3、对电网容量要求很低,显著减小变压器安装容量,大幅降低一次设备投资容量;

4、起动转矩可满足不同负载的要求;

5、可连续起动,重复精度高;

6、无谐波,电网波动小,基本不影响电能质量;无附加有功损耗;

7、全密封,不受环境限制,安全可靠,寿命长,基本免维护。

 

九、订货时用户需提供参数

1、用户要求

10kV(6kV)母线电压允许波动范围:        

供电回路电流不大于:                    

电机起动时间:                    

2、系统电网参数:

A.最大运行方式下,电动机安装母线处三相短路容量;

B.最小运行方式下,电动机安装母线处三相短路容量;

C.电动机安装母线处其他用电设备的无功负荷(或电气参数)

F.电动机安装母线至电动机的距离,电缆型号规格;

E.高压电力系统接地方式。

F.系统三相短路电流

3、上级主变压器参数:

.变压器额定容量

.变压器阻抗、电压百分比

.变压器连接组别

4、负载参数:

负载类型:                  

负载飞轮矩GD2/g            kg.m2

静阻转矩TJZ                    N·m    

起动额定阻转矩TN2           N·m

空载转矩          N·m

带载起动转矩          N·m

.负载M-S(阻力矩-转速)起动力矩曲线;

.起动时负载流量调节方式(说明起动时负载率)

5、电动机参数

额定功率PN        kW        额定电压UN            kV

额定电流IN         A         额定转速nN            r/min

效率                          功率因数                  

起动电流倍数kIq               额定频率f              Hz

起动转矩倍数kst                    最大转矩倍数λM                  

电机转动惯量J(或飞轮矩GD2             kg.m2

.差动保护:电流互感器型号、变比;

. 电机转矩-转速曲线、电机起动电流-转速曲线、电机起动电流反时限曲线;





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