對高壓電機常用軟啟動方法的分析與研究

牛旭紅

【摘要】隨著高壓電機的廣泛應用，加快高壓電機軟啟動方式發展與創新受到了各生產領域的重點關注。本文簡要闡述了高壓電機軟啟動的應用優勢，重點闡述分析了幾種常見的軟啟動方式，希望對相關工作人員提供一定的參考和幫助。

【關鍵詞】高壓電機；軟啟動；啟動方式

現階段，隨著工業發展的需求，大型高壓電機（5000～6000KW）使用數量和規模開始增加，而液態起動裝置則無法滿足高壓電機的啟動需求。在此背景下，以晶閘管串聯式、開關變壓器式、磁飽和電抗器式和可控變壓電抗器式等軟啟動裝置成為大型高壓電機啟動的主要方式。

一、高壓電機軟啟動的優勢

（一）確保電網及其他設備的安全運行

高壓電動機采用硬啟動方法，起動電流高達額定電流的4～7倍，從而使電網電壓急速下降，影響同一電網下的其他電氣設備的穩定運行，甚至引發其他設備故障。與硬啟動方式相比，軟啟動方式的起動電流一般為額定電流的2～3倍，如此便大大降低了電網電壓的波動率，從而在一定程度上保障了其他設備的安全穩定運行。

（二）提高高壓電機的使用壽命

高壓電機硬啟動方式所產生的焦耳熱會極大的作用于導線的外絕緣。在長期作用下，導線外絕緣會加速老化，并嚴重降低導線的使用壽命。與此同時，高壓開關合閘再回在電機定子繞組上產生造作過電壓，進一步降低電機絕緣的效果。而軟啟動方式則降低了起動時的最大電流，其熱量也大為減少，并且電壓的可調性也完全杜絕了電壓對電機絕緣的影響，由此在一定程度上提升了高壓電機的使用壽命。

（三）減少機械設備的破損情況

高壓電機在硬啟動時，電機啟動轉矩超過額定轉矩的2倍，這就意味著靜止的機械設備會瞬間受到超過2倍額定力矩的作用，如此便給齒輪、皮帶帶來巨大的工作負荷，經常引發齒輪磨損、皮帶拉斷和加速風葉折斷等問題。而軟啟動方式則不會超過額定轉矩，因此也就避免了機械設備不必要的破損，并提高了機械設備的使用效益。

二、幾種常見高壓電機軟啟動方法探究

（一）液阻軟啟動

液阻軟啟動是一種基于電解液形成的電阻為原理的高壓電機起動方式。由于液阻的物理特性，能夠滿足高壓電機軟啟動的基本需求，并成為高壓電機軟啟動裝置市場初期的主要產品。與此同時，液阻軟啟動成本十分低廉，在高壓電機發展初始階段受到了市場的廣泛追捧。但在長期應用過程中，液阻軟啟動方式的弊端也開始凸顯，例如液阻的限流和液阻箱容積問題，會造成電解液溫度的快速提升，由此在高壓電機設備重復啟動時成功率大大降低。此外，液態電解質在長期使用過程中會逐漸減少，并發生一定的銹蝕，這些都需要進行定期處理保養工作。

（二）晶閘管軟啟動

晶閘管軟啟動方式是一種應用于大型高壓電機設備的軟啟動技術，在國外中高壓供電領域中應用較多。晶閘管軟啟動方式的工作原理基于可控硅串聯技術，通過傳輸信號控制來實現晶閘管的導通和管段，其技術優勢在于體積小、功能全，啟動重復性好，并且后期維護保養工作量少。但由于晶閘管電壓耐受力相對較低，需要每個高壓橋臂上串聯多個晶閘管，這就加大了同步控制的難度。同時高壓電機對晶閘管的耐壓均衡性有著較高要求，如果一個晶閘管性能出現問題，會對整個設備造成連鎖燒損。最后，晶閘管軟啟動方式造價成本昂貴，技術因素和成本因素限制了該技術在國內的普及和應用。

（三）高壓固態軟啟動

高壓固態軟啟動也稱開關變壓器式軟啟動，是一種采用一拖二控的方式實現高壓電機的軟啟動，然而受制于啟動方式的影響，該技術無法實現兩臺電動機的同時啟動，一般需要間隔15分鐘才能開啟另一個高壓電機。在此情況下，高壓固態軟啟動裝置就需要再增加一個選擇開關來實現2#電機的啟動，這在一定程度上降低了該啟動方式的實用性。高壓固態軟啟動方式由于操作繁瑣，因此需要對開關安裝的位置進行合理控制，一般情況下安裝在高壓電機的現場。

（四）磁飽和電抗器式軟啟動

磁飽和電抗器式軟啟動是一種采用鐵磁執行元件實現功率調節的高壓電機軟啟動方式，這種軟啟動方法具有多種應用優勢，如起始電壓可調、電壓上升斜率及自動旁路時間控制等功能，對軟啟動器起到了良好的保護作用。與此同時，由于啟動裝置采用鐵磁，因此該方式也具備取材方便、便于電路控制等特點。據大量應用數據表明，磁飽和電抗器式軟啟動方式能夠實現電動機功率控制達到570KW，加之啟動裝置體積小、可靠性高，應用范圍十分寬廣。

（五）可控變壓電抗器式軟啟動

可控變壓電抗器式軟啟動與磁飽和電抗器式軟啟動在工作原理上基本相同，都是通過調節電機主回路串聯電抗器的電抗值實現高壓電機的軟啟動。但兩種啟動方式的區別在于可控變壓電抗器式軟啟動的電流、電壓能夠從零開始持續可調，如此便避免了啟動時對電網電壓的影響，同時電動機轉速慢慢上升也減少了啟動時對電機傷害，提高設備使用壽命。此外，這種啟動方式控制十分靈活，并且在啟動過程中能夠在額定電流內充分加速電動機，緩解啟動電流值高的難題。

三、結論

綜上所述，高壓電機軟啟動有助于機械設備的長期穩定運行，具有十分顯著的應用效益。隨著大型高壓電機的廣泛應用，加強高壓電機軟啟動方法的探討和研究，對于我國工業發展具有十分深遠的影響和作用。