球磨机软起动

高压大功率绕线型异步电动机在电力拖动系统的应用越来越普遍，直接起动会引起较大的冲击电流，造成系统电压下降，影响同一电网中其它用电设备的正常运行。液态软起动采用液体电阻作为介质，无级连续调整起动转矩和起动电流，从而实现大功率绕线型电动机软起动，减少大型高压绕线电动机在起动过程中对电网电压和设备的冲击。

作者通过余热回收发电项目循环风机10kV、3800kW绕线型电动机采用液阻技术实现软起动的应用实例分析，介绍一种经济、适用、可靠的起动技术。

1 系统工况介绍

各种生产机械电力拖动系统采用高压大功率绕线型异步电动机较为普遍，尤其在冶金、矿山、石化等行业风机、水泵、破碎机等机组中更是比比皆是。这些高压大功率电动机在起动过程中，由于起动电流过大（一般是额定电流的3~8倍），往往造成系统电压下降，引起系统电压波动，严重影响电网供电质量，甚至导致供电网络中的其它设备停机，影响生产。

宁波钢铁集团有限公司全厂余热回收发电项目1x18MW一期工程循环风机主轴电动机额定电压为10kV，功率为3800kW，额定电流为260A，要求在起动过程中10kV母线压降不能大于15％，最大起动电流控制在750A以下，起动时间控制在10~100s且可调，起动电流参数可控制，并可根据现场实际工况随机进行调整。如何选择经济、实用、可靠的起动方式和设备是厂方首要研究解决的问题。

2 起动方式选择

当前，绕线型电动机常用的起动方法有：频敏变阻起动、串电阻多级起动、液态电阻软起动。以下对三种起方式进行综合分析比较。

频敏变阻起动是将绕线式电动机转子回路通过滑环、碳刷引入地面的频敏变阻起动柜内，在电动机起动时串入频敏变阻器，随着电动机转速的增加，转子电流频率的降低，频敏变阻阻抗逐步减少，达到连续限制电动机起动电流的目的。电动机起动结束后还需通过接触器或短路环将频敏变阻短接。

由于频敏变阻器实际上是一个电感元件，它会降低电动机的功率因数，因此，这种起动方式一般用在对起动转矩要求不太高的风机、水泵、空压机和球磨机机组。

串电阻多级起动也是将电动机转子电流引入起动柜内，通过时间、电流或凸轮控制器改变电阻的大小，达到增加电动机起动转矩、减少起动电流的目的。它的最大优点是由于串入转子回路是纯电阻，功率因数较高。但这种起动方式控制复杂，起动过程中需频繁切换电阻，造成多次冲击电流，因此，它通常只用在对起动转矩要求特别高的起重机、轧钢机等设备上。

液态电阻软起动是将液体电阻串入电动机的转子回路，通过伺服电动机改变极板间距，从而改变液体电阻的大小，达到无级连续调整电动机起动转矩和起动电流的目的。它与凸轮控制器改变电阻相比，特点是起动参数可调，起动电流小，对电网电压无冲击；与变频器相比，该类起动设备操作维护简便，性价比高。

发电厂通过对几种起动方式的比较分析，认为液态电阻软起动是最适合循环风机10kV、3800kW高压大功率绕线型电动机起动的起动方式，并最终选用了追日电气开发的自动电液变阻起动控制装置。

3 液态软起动技术应用研究

电液软起动的工作原理为，在被控绕线型异步电动机的转子回路中窜入一特制的液体电阻器，该液阻随着电动机的起动而自动投入，在预定或可控的时间内控制液阻阻值由大变小逐渐趋于零，从而使电动机在最小起动电流和最大起动转矩的情况下均匀升速，平稳起动，起动结束后接触器短接转子回路。

液体电阻串入转子的方法不属于降压起动，它可以在限制起动电流的同时，增加电动机的起动力矩，这是其突出优点。在起动过程中，适当地控制电阻值的下降率，有可能在起动的全过程中保持恒定的大起动力矩。

自动电液变阻起动控制装置采用特殊的耐高压绝缘材料制成三相独立的电液箱，其内部由一组特殊的固定电极和活动电极组成极板对，极板对和动、定电极之间的电液组成液体电阻。动电极通过一套绝缘的传动装置相连接，使得三相电阻在高压、大电流情况下可以无级自动切换，从而组成可变电阻，起动过程平滑、无冲击。

控制回路采用PLC进行逻辑控制，针对不同工况要求，液态电阻的动电极初始位可随机调整，以及切换液态电阻的电动执行器速率可随机调整，使得液态电阻的阻值及变化速率均可根据系统负载的实际情况进行自动调整，从而充分发挥了液态电阻可无级切换及现场可随机调整的优势。

PLC对起动运行全过程进行保护监控，监测起动过程中液阻及电动机动态参数，控制极板运动、电动机的短接，保证系统的可靠性。PLC系统还能够与主工艺控制系统直接通讯，实现信息化、网络化管理，方便实现智能化控制升级。

针对大功率电动机在起动过程中液态电阻随温升而发生变化及受气温变化而影响起动效果的问题，一方面，在起动装置设计中充分考虑系统的热容量使液箱容积适当，保证单次电液温升控制在允许值内，并通过检测电液的温度自动选择初始电阻位置（即自动确定初始位），保证在不同温度下起动性能趋于一致，这样就有效克服了因电液散热不及时或气温的变化导致液体电阻的变化。

另一方面，通过检测起动电流来控制动电极的运行速率，达到恒流起动的目的，这样大大改善了起动性能，使电液的温升对起动的不利影响得到有效控制。

4 应用效果

自动电液变阻起动控制装置投运后，起动电流控制在额定电流的1.3以内，起动时间为9～35s，预整定、可调，可连续起动6次，而电液正常工作温度控制在70℃以下。

电动机起动过程中，起动电流逐渐上升，随着电液电阻均匀减小，电流逐渐增大，转速平滑上升，当电流增至500A并维持了几秒钟时电动机转速己接近额定转速，在电阻切除瞬间有毛刺电流峰值达800A，然后电动机电流迅速下降到200A，整个起动过程共用了33s（见图2、图3）。

起动过程中母线压降基本为3%以内，各项实测数据表明所有参数符合设计要求，在整个起动过程中机械设备和电气设备均没有受到起动电流的冲击（风机风门开度7％）。

5 结论球磨机软起动

应用实践证明，液体变阻软起动装置对工况及电网的环境要求不高，对电网不会产生高次谐波污染，与其他同类设备相比具有明显的优势。系统自身集成控制发出联机信号，自动化程度高，一般技术人员进行短期培训即可自行操作维护，操作维护安全方便，不仅满足了生产需要，而且减少了投资，节省了维护费用，可取得良好的经济效益。

不同行业的高压大功率绕线型电动机起动都有相似之处，液体软起动技术可因地制宜地应用到各类工程中，尤其是冶金企业的矿山破碎机、煤粉球磨机、制氧机等大型重载设备，其大功率电动机均可采用该技术。

（编自《电气技术》，作者为吴成、钱惠明 等。）