软起动系列

SGQH系列高压固态软起动装置

阅读  ·  发布日期 2018-01-21 22:49

SGQH系列高压固态软起动装置 一、概述 SGQH系列高压固态软起动装置应用电力电子技术、微处理技术以及现代数字控制理论等技术,将多个高压大功率晶闸管组件串并联,通过控制晶闸管...

详细信息


SGQH系列高压固态软起动装置
 
 
 

一、概述

SGQH系列高压固态软起动装置应用电力电子技术、微处理技术以及现代数字控制理论等技术,将多个高压大功率晶闸管组件串并联,通过控制晶闸管的触发角来控制输出电压的大小,满足电机起动过程中不同的电流及电压要求,使得电机在起动过程中,按照预先设定的起动曲线,逐步增加端电压,直到电机达到正常转速后,旁路真空接触器或断路器接通,电机起动完毕。这种对电机的平滑加速减少了电机起动时对电网、电机本身以及相连设备的电气及机械冲击。电机平稳起动后,该装置的

监控单元继续监控电机并提供各种故障保护。
SGQH系列高压固态软起动装置实现了大中型交流鼠笼式三相异步电动机软起动和停止控制及相应的保护功能,从根本上改变了传统降压起动器在起动时产生的电压、电流突变带来的不良后果,是传统的降压起动方式的理想替代产品。
SGQH系列高压固态软起动装置适用于额定电压3-15kV、功率200-10000kW的大中型交流鼠笼式异步、同步电动机的软起动和停止的控制与保护。该装置广泛应用于大型钢铁、石油、化工、铝业、消防、矿山、污水处理、电力等多个工业领域,能够很好的与电动机拖动设备(如:水泵、风机、压缩机、粉碎机、搅拌机、皮带机等)配套使用。

二、产品型号及结构说明

2.1、产品型号




注:电压等级:06-6kV  10-10kV
        设计序号:1表示适用于风机、水泵类负载
        例如:SGQH1-1500/10,表示 SGQH系列高压固态软起动装置适配电机功率为 1500kW,电压 10kV,适用于风机、水泵类负载电机。 

2.2、结构说明

        SGQH系列高压固态软起动装置与配有真空断路器的高压开关柜配套使用。结构材质采用优质冷轧钢板或覆铝锌板,采用金属防电磁干扰屏蔽设计,减少外部环境对装置内部的污染和干扰,并且高、低压独立绝缘布局合理,确保安全。该装置采用柜式结构,柜底进出线方式,在接线时,只需要将高压固态软起动装置串联接入高压电动机和高压开关柜之间即可,见图2.2.1。



图2.2.1 高压固态软起动装置主接线    
SGQH系列高压固态软起动装置主要由可控硅组件单元、控制与保护单元和人机显示单元组成。各组成部分主要包括串联晶闸管模块、旁路真空交流接触器(或真空断路器)、过电压保护器、高压电流互感器、高压电压互感器、电子控制系统等部件。此装置内部结构简单,各部分模块化,维护简单方便。外形图见图2.2.2。



图2.2.2 高压固态软起动装置外形图
        其中,可控硅组件单元主要由旁路高压真空接触器和SCR可控硅阀组构成,旁路高压真空接触器用作起动完毕后其闭合完成起动;SCR可控硅阀组由串并联可控硅和RC吸收网络组成。

三、工作原理

3.1、主要工作原理


SGQH系列高压固态软起动装置采用高质量串并联用晶闸管,通过改变晶闸管的触发角,无极控制输出电压,使其输出电压改变,从而降低电动机起动时的端电压和起动电流,使电动机转速逐渐平滑增加至额定转速,从而实现大中型交流鼠笼式三相异步电动机的软起动和停止。其原理图见图3.1.1。



图3.1.1 高压固态软起动装置原理图
       如上图所示,SGQH系列高压固态软起动装置串接在三相交流电源与三相交流异步(或同步)电动机输入端之间,接通电源后,通过主控单元控制驱动电路调节三相独立的反并联可控硅SCR阀组的相角来改变电动机的交流输入电压和电流,从而慢慢的增加电机转矩达到恒流起动或按一定斜率曲线变化起动和停车的目的。当电机起动完成后,旁路真空接触器(或真空断路器)自动吸合,电动机投入电网运行。该装置本身可具有过载、缺相、运行过流等故障保护功能,能有效地避免因电动机起动电流过大给电网带来的有害冲击,在有限的电网容量下正常使用大功率电机并延长其使用寿命。

3.2、基本调压原理

        交流调压:通过控制晶闸管导通角控制软起动器输出电压大小。其基本调压原理图如图3.2.1所示:
 



图3.2.1 高压固态软起动装置基本调压原理图

3.3、电子控制系统

        SGQH系列高压固态软起动装置的电子控制系统主要由两部分组成:控制和保护单元、人机显示单元。具体连接如图3.3.1所示。



图3.3.1 电子控制系统  
SGQH系列高压固态软起动装置的控制和保护单元采用先进的数字触发系统将低压控制通过光纤连接到高压,高、低压光电绝缘隔离保证安全,通过控制可控硅的导通和关闭来实现对三相交流电源进行斩波,从而改变输出电压的辐值,最终完成对电动机的起动和停车的理想化的控制。该单元分为三部分:
◆主控器模块:由CPU主控部分、光纤发送信号部分、光纤返回信号部分组成。控制器内装有DSP微处理器和通讯处理器,通过控制程序给出触发信号和检测反馈信号,通过光电信号的转换,实现高低压隔离。包括模拟量信号输入接口和开关量输入输出接口; 
◆触发驱动模块:触发模块位于高压部分,安装在可控硅SCR阀组上端,通过光纤接收主控板的触

发信号,信号处理后控制晶闸管的通断;
◆采样反馈模块:位于高压部分,由电流检测和电压检测电路、温度检测电路等组成,通过光纤发送晶闸管上的电压反馈信号给主控板,以判断晶闸管的导通状态。
SGQH系列高压固态软起动装置的人机显示单元由液晶显示控制和RS232通信两部分组成。可以方便地接收主控模块信号,实现用户的参数设置、选择起动方式、显示设备的运行状态和实时起动曲线等,使人机交互更具人性化。

3.4 触发电路

晶闸管触发电路是系统稳定可靠的关键部分,它不受现场安装时线路阻抗、短路容量、或开关的快速通断的影响,抗干扰能力强,使用寿命长。触发电路的特点包括: 
◆自动同步的触发脉冲,以保证每相的导通角的触发点相同而不产生误触发。稳定可靠的触发脉冲信号可以使晶闸管可靠导通,并且不受噪声信号的影响;
◆闭环触发控制方式是根据输出电流和电压反馈进行平滑的软起动,以防止由于起动时相间不平衡而引起的电机过热; 
◆触发信号用脉冲变压器隔离,触发板电源通过脉冲取能方式获取,具有极高的隔离特性,削弱了电磁干扰。另外,光纤隔离用于高压系统和低压系统之间的隔离。通过采取以上的隔离措施,使得系统获得了最大限度的绝缘与安全。

四、性能特点

4.1、参数可调,起动方式多样

        SGQH系列高压固态软起动装置可以根据实际负载情况,现场设定各种起动参数,改变起动方式,修订各种保护参数,更好的满足实际起动需要。可根据不同负载,设定合适的起动电流,因而有效避免电网电压骤降;通过平滑起动,既可以避免电机机械冲击,又可以减少对开关柜电气冲击,延长所有机械部件的使用寿命。

4.2、起动性能稳定,重复精度高

SGQH系列高压固态软起动装置采用电子模块化设计,利用高速数字信号处理器DSP进行数字化控制,在设定参数一致的情况下,每次起动的性能完全一样,不会受到环境温度的影响。可以承受较宽的环境温度变化,而不会产生起动性能的变化。

4.3、体积小,寿命长,安装维护方便

SGQH系列高压固态软起动装置采用高压电力电子器件,因而整个装置体积较传统装置要小很多。晶闸管是无触点的电子器件,可以上百万次的运行,不同于其他类型的产品需要经常维护,把机械寿命变为电子元件使用寿命,因而使用寿命长,连续运行数年也无需停机维护。
SGQH系列高压固态软起动装置是一个完整的电机起动控制和保护系统,安装时只需连接电源线和电机线即可投入运行。装置没有可动部件,因而基本免维护,安装简单。


五、其他技术特点

5.1 技术指标

◆起动时间:0-100秒可设定;
◆初始电压:20-70%的额定电压可设定;
◆额定电流:根据电动机功率可设定;
◆起动方式:恒流软起动、电压斜坡软起动、恒时间软起动等方式可设定。其中:
    使用恒流软起动模式时,软起动装置得到起动指令后,其输出电压按初始电压Ui上升,并迅速增加,直至输出电流达到设定电流限幅值Im,输出电流不再增大,电动机转速持续上升,接近额定转速后电流开始下降,输出电压迅速增加,直至全压输出,起动过程完成;



图5.1.1 恒流软起动模式
        采用电压斜坡软起动模式时,软起动的输出电压以初始电压Ui开始上升,然后按照设定的起动时间t平滑升高输出电压,随着输出电压的升高电动机转速不断增加直至达到额定转速,旁路接触器(或断路器)动作,晶闸管退出工作,软起动过程完成。一般,旁路接触器(或断路器)动作时间t*小于设定时间t;



图5.1.2 电压斜坡软起动模式(U为机端电压,T为起动时间)
        使用恒时间起动模式时,输出电压以设定的初始电压Ui平稳上升,同时输出电流以一定的速率增加,随着输出电压的升高电动机转速不断增加直至达到额定转速。当计时时间达到设定值t,旁路接触器才动作,晶闸管退出工作,系统转入直接电网供电。



图5.1.3 电压斜坡软起动模式(U为机端电压,T为起动时间)
◆恒流倍数:电机起动时起动电流的倍数,可设定;
◆停车方式:分为自由停车和软停车(可选)两种。其中:
        自由停车即当参数中软停车时间和刹车时间同时设置为零,软起动装置接到停机指令后,首先封锁旁路接触器的控制继电器,并随即封锁主电路晶闸管的输出,电动机依负载惯性自由停机;
        软停车即当参数中软停车时间不设置为零,在全压状态下停车。在该方式下停车,当软起动装置设置了软停车时间,并且设置了刹车时间,软起动装置首先断开旁路接触器,软起动装置的输出电压在设定的软停车时间内逐渐降至所设定的软停电压值,软停车过程结束。

5.2 功能参数

5.2.1 保护功能

        SGQH系列高压固态软起动装置保护功能如下表5.2.1。
表5.2.1 SGQH系列高压固态软起动装置保护功能表



5.2.2 测量功能

◆电流检测:A、B、C相或者A、C相电流;
◆电压检测:电网输入电压;
◆温度检测:检测一组晶闸管散热器表面温度。

5.2.3 通讯接口及开关量输出功能

    ◆通讯接口:采用RS-485串行接口,可以实现起、停控制,工作状态及运行参数的上传,控制参数的设定修改;
◆开关量输出:采用中间继电器输出控制信号。

5.2.4 操作界面

◆LCD显示屏:汉字显示(最多4行),显示各种状态及设定参数;
◆键盘:薄膜面板,含6个操作按键;
◆转换开关和操作按钮:本地/远程切换开关,软起、停止、急停、直起4个按钮;
◆状态指示灯:包括备妥、起动指示、运行合闸、运行分闸、故障报警。

5.2.5 记忆功能

◆程序存储器:DSP芯片程序存储器为可擦写存储器,可在线编程,方便系统升级;
    ◆数据存储器:为电可擦除可编程只读存储器(EEPROM),用来保存用户设置的控制参数及故障信息等。系统掉电后,数据不会丢失,系统每次上电时,均从EEPROM重新下载控制参数到程序存储器。

六、产品选型

6.1 6kV高压固态软起动装置外型尺寸选型表




注:设备尺寸如有变动,恕不另行通知,具体尺寸以技术协议为准;若需要更大功率电机外形尺寸或者特殊尺寸请与公司技术部联系,做特殊设计。

6.2 10kV高压固态软起动装置外型尺寸选型表 




注:设备尺寸如有变动,恕不另行通知,具体尺寸以技术协议为准;若需要更大功率电机外形尺寸或者特殊尺寸请与公司技术部联系,做特殊设计。

七、产品方案 

7.1 1个断路器一次系统图 

        此一次系统适用于6kV/2000kW,10kV/3500kW及以上的异步电动机的软起动, 软起动的直起/软起功能,都在本装置实现。



图7.1.1 1个断路器一次系统图

7.2 1个接触器一次系统图 

此一次系统适用于6kV/2000kW,10kV/3500kW以下的异步电动机的软起动, 软起动的直起/软起功能,都在本装置实现。



图7.2.1 1个接触器一次系统图

7.3 一拖二一次系统图

        此一次系统为“一拖二”常见方案。具体其他配置可参考“一拖一”方案。



图7.3.1 一拖二一次系统图

八、其他

8.1正常工作条件 

◆环境温度上限不超过50℃(24小时平均温度不超过35℃),下限不低于-15℃;
◆相对湿度不超过95%;海拔高度不超过1000m,超过1000m要降低容量使用;
◆应放置在室内,无剧烈振动及冲击,没有火灾及爆炸危险的场合;
◆不允许有导电尘埃及腐蚀性气体。

8.2 运输、储存及开箱检查

8.2.1吊装、运输注意事项

◆设备在包装时采用木箱包装。
◆设备运输过程中,设备及包装体必须用铁丝或者其他固定物稳固固定在运输工具上,不得倾斜、松散。设备在运输过程中的固定必须按照包装体上的固定图示来紧固。在运输中必须对防水有足够

妥善的防护措施,以确保设备在运输过程中的安全。
◆设备在吊运时,一般均采用机械起吊,吊运时要注意设备的重心位置,吊运必须采用全部四个吊点,不得用两个吊点进行起吊作业。吊运和吊装过程均应保证设备平稳,不得倾斜、晃动。如设备采用叉车搬运,在使用叉车时,必须按照包装体上的叉车孔进行叉运。在设备临时放置时,必须选择平整、坚实地段摆放设备,松软地面必须加垫木板。吊装示意图如图8.2.1所示。



图8.2.1 吊装示意图

8.2.2储存

◆保持原本的包装方式;
◆储存的位置必须是平整坚实的地方,能够避免阳光暴晒及雨、水淋湿;
◆放在室外需加盖防雨和防暴晒设施。

8.2.3开箱检查前的准备

◆准备开箱前,要提前通知厂家。开箱时,厂家、甲方、工程监理及其他相关人员均应到现场;
◆设备开箱地点应设在各配电柜安装位置附近,其现场应平整;
◆在开箱时,应注意不要损坏设备漆面及表计。

8.2.4 开箱检查的主要内容

◆检查设备型号、规格是否符合采购要求;
◆检查设备外表是否完整,柜体结构有无变形,外观几何尺寸是否符合采购要求;
◆检查成套提供的产品合格证,产品使用说明书,设备试验数据,图纸以及备品备件、专用工具,并做好记录;
◆检查设备缺件型号、规格、数量,并及时反馈给我公司;
◆检查设备缺陷情况和原因,做好记录;
◆开箱检查过程中,应做好各项开箱记录,检查完毕,凡参加开箱的各单位负责人应在开箱记录单上签字;
◆检查是否在运输和搬运过程中有机械部件松动或断线、接线松动现象,以免影响设备性能甚至故障。

8.3 机柜安装

8.3.1设备基础、安装条件及安装的技术要求

◆依据工程设计确定设备摆放空间;
◆依据选型设备挖掘电缆沟,电缆沟用水泥进行表面处理,保持其可靠耐用;
◆设置预埋件。按照设备布置图设置必要的预埋件,设计过程中会给出基础布置图;
◆按照设计要求准备好一次线缆及柜间二次线缆;
◆安装前应将设备空间打扫干净,并保证空间的干燥;
◆电缆的检测:检查各线缆线径,与线缆出厂报告对照进行相关的测试工作,相关标准参考国标。

8.3.2安装程序、方法

◆设备就位:注意使用正确的吊装运输办法;
◆确保电缆接口在电缆沟上方,方便接电缆;
◆设备可用地脚螺栓固定或焊接在固定地基槽钢上;
◆确定一次电缆及控制电缆的连接方式,供方提供管线表;

◆依照管线表,就位一次电缆及控制电缆;
◆线接完之后,将外露的电缆沟封住,避免杂物,水等落入电缆沟。



图8.3.2 安装基础图(SGQH柜左边为与之相配的KYN28高压开关柜)

8.4 订货须知

    ◆所选软起动装置型号;
◆电机额定参数,具体包括功率、定子电压、定子电流;
◆负载类型;
◆柜体颜色(按公司标准或特殊);
◆如有特殊要求,请明确提出。

 SGQH2高压固态软起动装置

概述

        SGQH2高压固态软起动装置是在标准KYN28A柜体内置MSS高压模块式固态软起动器(以下简称软起动器)组装而成。MSS高压模块式固态软起动器通过控制晶闸管的触发角来控制输出电压的大小,满足电机起动过程中不同的电流及电压要求。
     SGQH2高压固态软起动装置以MSS高压模块式固态软起动器为核心部件,采用标准KYN28A柜体,可以配备高压断路器、高压互感器、接地开关,以使高压运行柜和起动柜合二为一,具有结构紧凑,尺寸更小,维护更方便等优点。




该软起动装置的工作原理是通过控制晶闸管的触发角来控制输出电压的大小,满足电机起动过程中不同的电流及电压要求。在电机起动过程中,按照预先设定的起动曲线,增加电机的端电压,使电机平滑加速,从而减少了电机起动时对电网、电机本身及电机负载的电气及机械冲击。当电机达到正常转速后,旁路短接接通,电机起动完毕。此后,软起动装置继续对电机提供基本运行保护。原理框图如下:



MSS高压模块式固态软起动器原理框图

应用范围

软起动装置主要应用于各种大中型高压电动机的降压软起动。其适用范围为:
◆电压范围:3/6/10kV;
◆功率范围:200-3150kW;
◆频    率:50Hz/60Hz±2Hz;
◆相    序:全相序下工作;
◆电机类型:三相高压交流电动机或异步起动同步电机。

使用条件

正常使用条件

◆环境温度上限不超过40℃(24小时平均温度不超过35℃),下限不低于-15℃;
◆相对湿度不超过95%;
◆海拔高度不超过2000m;
◆室内安装,无剧烈振动及冲击,没有火灾及爆炸危险的场合;
◆室内不应有导电尘埃及腐蚀性气体。

特殊使用条件

对于软起动器在特殊条件下的使用,由用户与制造厂进行协商并取得一致意见。通常,以下的特殊使用条件经常碰到:
◆装设地点超过海拔1000m,这时外绝缘会降低,需询问制造厂是否满足使用条件。若不满足可选

用制造厂提供的满足高原使用的产品。
◆当周围空气温度过高时,必须降容使用,连续起动次数减少或者加装风机强制散热。
◆装设在高湿度或有较大温度变化的气候条件下的起动器,一般必须加装预防设施(如加热器),以避免出现凝露现象。

产品型号




规格选型




技术参数




典型方案






M1方案:中置式、拼柜布置



M2方案:中置式、单独布置



L1方案:下置式、拼柜布置



L2方案:下置式、单独布置

交货

收货方在现场收到此开关设备,应进行以下工作:
◆检查货物是否完整无缺,有无受到损坏(如受潮及其它不利影响);
◆如发现运输中有数量短缺、缺陷或其它,请在发货单上如实说明,对严重损坏的货物拍照并及时通知供货方。

搬运与存放

搬运产品时,先看清包装箱上的文字说明及图案标志;只能采用起重机、叉车或行车来装卸包装箱。铲运时必须注意产品的重心,切勿倾斜,以防止产品意外掉落引发人身伤害事故。开包装后,吊运时起吊器具应搭钩在起动器标有起吊标志的起吊孔中。
◆产品适合一般运输条件,即公路(三级以上路面)及船舶,注意防雨。
◆产品不要倒置或横放。
◆起动器储存须处于分闸状态。产品具有基本的包装或未拆除原包装。
◆产品应存放在室内,并且是干燥、通风,无严重污秽,化学腐蚀及剧烈震动的场所。气候条件符合GB/T 11022(等效于IEC60694)有关规定;维持足够的空气流通。储存室温度不低于-30℃。定期检查是否有凝露现象。

安装

设备安装图



软起动装置安装图

设备安装条件

◆依据工程设计确定设备摆放空间;依据选型设备挖掘电缆沟,电缆沟用水泥进行表面处理,保正其可靠耐用;
◆设置预埋件,按照设备布置图设置必要的预埋件;
◆按照设计要求准备好一次线缆及控制柜间二次线缆;
◆安装前应将设备空间打扫干净,并保证空间的干燥;
◆电缆的检测:检查各线缆线径,与线缆出厂报告对照进行相关的测试工作,请参考相关国家标准。

安装注意事项

◆设备就位,注意使用正确的吊装运输办法;确保电缆接口在电缆沟上方,方便电缆安装;
◆设备可用地脚螺栓固定或焊接在固定地基槽钢上;
◆确定一次电缆及控制电缆的连接方式,供方提供管线表;
◆依照管线表,就位一次电缆及控制电缆;
◆线接完之后,将外露的电缆沟封住,避免杂物等落入电缆沟。

订货须知

        ◆所选软起动装置型号;
         ◆电机额定参数,具体包括功率、定子电压、定子电流;
         ◆负载类型;
         ◆柜体颜色(按公司标准或特殊);
         ◆如有特殊要求,请明确提出。