高壓電機選用合適的軟啟動柜應考慮哪些因素？
發布時間：2021-06-23
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發布人：未知
高壓電機是指額定電壓在3.3千伏以上電動機。各國根據本國國家電網的電壓水平來選用高壓電機的額定電壓。我國常使用的是6000V和10000V電壓，在早期國內只生產6千伏高壓電機，因此只能利用6千伏高壓電機，后來國內生產10千伏的高壓電機了，目前絕大部分電機選擇10千伏電壓。比如在我國油田，早期為使用6千伏高壓電機，專門設立6千伏供電系統，而由于10千伏電機的生產，油田對供電系統做了改造，因為我國正常供電系統等級有10千伏供電系統這一級，因此10千伏高壓電機的生產給供電帶來很大的方便。由于國外的國家電網不同，有3300V和6600V的供電系統，因此有采用與之相配的高壓電機。
為什么要使用高壓電機呢？這是由于電機功率與電壓和電流的乘積成正比的，電機功率增大到一定程度(如300KW/380V)如果任然使用低電壓，勢必電流很大，在制造，啟動運行，輸送距離方方面面受到導線的允許承受能力的限制，或成本過高或很不方便，以致無法正常運行使用。這樣就需要通過提高電壓來實現大功率輸出。
高壓電動機可用于驅動各種不同的機械。供礦山、機械工業、石油化工工業、發電機等各種工業中作原動機用。高壓電機訂貨時，要說明電動機的用途，所驅動的負載不同，對電動機本身以及電動機啟動柜有不同的要求。
根據電動機的容量，供電電源系統的容量，來決定電動機的直接啟動容量。當電網容量不夠大，在電機直接啟動時不能保證電網母線上電壓達到允許的電壓波動范圍內，就要考慮降壓啟動，以減少啟動大電流對電網的沖擊。
降壓啟動方式有串電抗啟動、變頻啟動、液力偶合器啟動等多種方式.有復雜有簡單,設備價格差異很大。
早期受技術限制，采用液力耦合器方式，隨技術的不斷發展，尤其是近年來高壓電機變頻調速的發展，舊式啟動調速方式被淘汰或將被淘汰，一些老的設備在改造中已經逐漸被高壓變頻替換掉。高壓變頻調速裝置被日益廣泛的使用起來。
變頻器有高低高型，高低型，串級調速變頻器，電流源型直接高壓變頻器，電壓源型三電平變頻器，功率模塊串聯多電平變頻器的方式
高低高型顧名思義，就是變頻器為低壓變頻器，采用輸入降壓變壓器和輸出升壓變壓器實現與高壓電網和電機的接口，由于低壓變頻器電壓低，電流卻不可能無限制的上升，限制了這種變頻器的容量。由于輸出變壓器的存在，使系統的效率降低，占地面積增大；另外，輸出變壓器在低頻時磁耦合能力減弱，使變頻器在啟動時帶載能力減弱。對電網的諧波大，如果采用12脈沖整流可以減少諧波，但是滿足不了對諧波的嚴格要求；輸出變壓器在升壓的同時，對變頻器產生dv/dt也同等放大，必須加裝濾波器才能適用于普通電機，否則會產生電暈放電、絕緣損壞的情況。如果采用特殊的變頻電機可以避免這種情況，但是設備多，占地大，效率低，對電網諧波大，電壓質量差。
高低型變頻器仍然是變頻器為低壓變頻器，輸入側采用變壓器將高壓變為低壓，將高壓電機換掉，采用特殊的低壓電機，電機的電壓水平多種多樣，沒有統一標準。
這種做法由于采用低壓變頻器，容量也比較小，對電網側的諧波較大，可以采用12脈沖整流減少諧波，但是滿足不了對諧波的嚴格要求。在變頻器出現故障時，電機不能投入到工頻電網運行，在有些不能停機的場合應用會有問題。另外，電機和電纜都要更換，工程量比較大。
串級調速變頻器是將異步電機部分轉子能量回饋至電網，從而改變轉子滑差實現調速，這種調速方式采用可控硅技術，需要使用繞線式異步電動機，而如今工業現場幾乎都采用鼠籠式異步電動機，更換電機非常麻煩。這種調速方式的調速范圍一般在70%-95%左右，調速范圍窄。可控硅技術容易造成對電網的諧波污染；隨著轉速的降低，電網側功率因數也變低，需要采取措施補償。七八十年代使用較多，現在越來越少。
電流源型直接高壓變頻器是輸入側采用可控硅進行整流，采用電感儲能，逆變側用SGCT作為開關元件，為傳統的兩電平結構。由于器件的耐壓水平有限，必須采用多個器件串聯。器件串聯是一種非常復雜的工程應用技術，理論上說可靠性很低，但有的公司可以做到產品化的地步。由于輸出側只有兩個電平，電機承受的dv/dt較大，必須采用輸出濾波器。電網側的多脈沖整流器為可選件，用戶需要針對自己的工廠情況提出要求。這種變頻器的主要優點是不需要外加電路就可以將負載的慣性能量回饋到電網。電流源型變頻器的主要缺點是電網側功率因數低，諧波大，而且隨著工況的變化而變，不好補償。
電壓源型三電平變頻器
這種變頻器采用二極管整流，電容儲能，IGBT或IGCT逆變。三電平的逆變形式，采用二極管鉗位的方式，解決了兩個器件串聯的難題，技術上比兩個器件簡單直接串聯容易，同時，增加了一個輸出電平，使輸出波形比兩電平好。
這種變頻器的主要問題是：由于采用高壓器件，輸出側的dv/dt仍舊比較嚴重，需要采用輸出濾波器。由于受到器件耐壓水平的限制，高電壓只能做到4160V，要適應6KV和10KV電網的需要，更換電機是一種做法，但是造成故障時向電網旁路較麻煩。對于6KV電機有一種變通做法，就是將電機由星型接法改為角型接法，這樣電機的電壓就變為3KV；這種做法使電機的環流損耗上升，國內已經有燒毀電機的事例，有可能與此有關。還有的公司用這種變頻器實現高低高方式，使容量比原來采用低壓變頻器實現高低高方式時大，但是高低高方式所存在的問題依然存在。三電平變頻器一般采用12脈沖整流方式。
功率模塊串聯多電平變頻器采用低壓變頻器串聯的方式實現高壓，是電壓源型變頻器。它的輸入側采用移相降壓型變壓器，實現18脈沖以上的整流方式，滿足國際上對電網諧波的嚴格的要求。在帶負載時，電網側功率因數可達到95%以上。在輸出側采用多級PWM技術，dv/dt小，諧波少，滿足普通異步電機的需要。可根據負載的需要設計變頻器的輸出電壓，是解決6KV、10KV電機調速的較好辦法。功率電路采用標準模塊化設計，更換簡單，所用器件在國內采購也比較容易。這種變頻器采用低壓IGBT作為逆變元件，與采用高壓IGBT的三電平變頻器相比，功率元件數目較多，但技術上較成熟。與采用高壓IGCT的三電平變頻器相比，功率元件數目較多，但總元件數目卻較少，因為IGCT需要非常復雜的輔助關斷電路。
因此，高壓電動機的啟動設備的選用要結合工程投資，安裝條件，電動機類別，使用要求，等諸方面，來選用物美價廉，適合使用的方式。
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