水阻柜
水阻,顧名思義,即
水電阻。此技術早發源于日本,在1985年上半年被引進到中國--湖北
襄陽源創
工業控制有限公司,在當今大容量電機上得到廣泛的
應用,現階段比較適合中國的國情,因而在國內各大工礦企業大量普及使用。 由于
電動機直接起動時,起動電流會達到電機額定電流的7到8倍,一般上一級
變壓器的容量都承受不了,特別是大功率的電機,必須加裝起動設備,否則會造成變壓器局部下跳閘。早先的起動設備,主要有:電阻器起動和頻敏起動等。電阻器起動通過切換電阻的數量,改變串入電機的電阻,由于切換電阻屬于有級調速,所以切換瞬間沖擊較大。頻敏起動據說是諧波成分比較大。隨著技術的逐步進步,后期發展的水阻起動,由于屬于無級調節,所以起動過程較平滑,切換無沖擊電流等等優點。
在被控繞線電動機的轉子回路
中串入特殊配置的
電解液作為電阻,并通過調整電解液的濃度及改變兩極板間的距離使串入電阻
阻值在起動過程中始終滿足電機機械特性對串入電阻值的要求,從而使電動機在獲得大起動轉矩及小起動電流的情況下均勻升速,起動結束,電氣
開關短接轉子回路。
按照電機的不同,分為兩種水阻:
一種是轉子串水阻,即電機屬于繞線式電機,即轉子回路未短接。此時通過改變起動過程中轉子回路的
水阻柜電阻值來逐步實現
軟起動。
二是定子串水阻,即電機屬于
鼠籠型電機,即轉子回路在電機內部已短接。此時通過改變起動過程中定子回路的電阻值來逐步實現
軟啟動。
按照實現方式的不同,分為兩種水阻:
一種是溫度改變阻值大小,即在啟動過程中,由于液體內部的電解液隨著液體溫度的升高,電解液分子活動加劇,使電阻值逐步減小,逐步改變機端
電壓,使之達到軟起動的目的。
二是通過柜內增加極板升降電機,勻速的改變輸入輸出極板之間的距離,改變電阻值的大小,逐步改變機端電壓,使之達到軟起動的目的。
其中若是溫度改變阻值大小,主要屬于定子串水阻系列。
若通過極板升降電機改變阻值大小,則定子和轉子串水阻都可。
全國的大半水阻柜是在湖北襄樊生產;
若以溫度改變阻值,其柜內部主要包括:
1、 旁路柜:主要是起動完畢后,將水阻柜短接。
按一次原理的不同,和短接接觸器的數量,有的在短接后將水阻完全拖開的,有的在短接后,水阻仍然帶電。
根據客戶需要,選擇真空斷路器或者
真空接觸器。真空斷路器需要分、合閘操作,而真空接觸器又分為電保持和機械保持式,電保持不需另增加分閘操作,掉電即分閘,而機械保持式需要分閘操作。
2、 水阻柜主體:主要包括3個獨立的水箱,水箱底部有一固定的銅極板,水箱上部有一固定的銅極板,分別引出進出一次線。
主要根據電機大小,計算需要的散熱液體體積,則柜體體積有大有小。例如電機在10MW,則水阻柜主體可能達到10米*2米*4米。
若以極板升降改變阻值,其柜內部主要包括:水箱(三相分開),一套極板,極板升降電機和相應的軸承,及短接接觸器(短接的接觸器也應客戶需要)
PLC等。
1、若以溫度改變阻值:
待廠家調試完后,每個極板都浸泡在水中,水中加入了根據計算的
電解粉。起動時,通電后,則水阻內,溫度逐漸升高,電解液分子活動加劇,極板之間的電阻值逐步減小,電機端的電壓逐步由低到高,根據調整的時間,起動完畢后,短接接觸器短接,起動完成,水阻被甩開。此種原理的水阻,電機進行連續重起時,由于每次重起時,水溫不一致,因此其啟動特性會有差異。在啟動時間間隔較長的情況下,其啟動特性基本可保持一致。
若以極板升降改變阻值:
待廠家調試完后,每個極板都浸泡在水中,水中加入了根據計算的電解粉。起動前,上極板在上面,起動時,上極板在升降電機的帶動下,逐步下移,(有的設置是下移幾秒,停幾秒,繼續下移,重復)則兩極板之間的距離減小,相應的兩極板之間的電阻值減小,則電機端的電壓逐步由低到高,當上極板移動到下限位時,短接接觸器短接。與此同時,上極板開始往上回升,升到上限位時,起動完成。此運力的水阻,電機連續啟動時,啟動特性差別不會很大,但是伺服電機等部件造成水阻為維護量略上升。
水電阻目前已經做到10MW以上,所以在我們目前所涉及的功率范圍以上兩種與變頻配合使用,問題都不大。
一般水阻啟動,起動電流倍數在2~3.5倍之間,網側壓降都能滿足上一級變壓器的容量要求。
根據電機大小,起動時間一般為20~40秒,時間一般都可調,一般超過40秒,則
開關柜會有反時限保護。
“水阻起動信號”: 現一般的水阻柜,都是采用PLC控制,其中,水阻柜起動信號,取的是對應的開關
起動柜的“斷路器合閘狀態”,也就是說,當開關柜的斷路器合閘以后,水阻柜的PLC接收到信號后,就開始起動,如極板開始下移。
當開關柜的斷路器分閘以后,水阻柜的PLC接收到信號后,就將短接接觸器分斷。
額定電壓(KV):3,6,10
工頻耐受電壓(KV/Min):25,30/32,38/42(相對地)12,15,18(同相間)
起動電流倍數:2-3.5le
起動時間(S):10-60-120(可調)
電液正常工作溫度(℃):O-70
連續起動次數(次):3-4
柜體防護等級:IP20IP30;
轉子串水阻:(對應繞線式電機,手動旁路)
一次回路的改造,與普通的變頻改造一樣;
二次回路的改造,需從水阻柜的短接接觸器引出一對“短接接觸器常閉點”,接入
變頻器的“急停”回路,可理解為:若水阻柜的短接接觸器不短接,則變頻器無法起動。要注意的是接入“急停”回路時,要繞過“遠程/就地”轉換開關。
即等繞線式電機轉子短接后,作為鼠籠式電機起動。
定子串水阻:(對應鼠籠型電機)
此改造相對復雜,需要確定的內容主要如下:
1、 短接接觸器的情況:
短接接觸器少是一個,有時也有兩個,也可能是三個。
其中要詢問清楚各接觸器的合、分閘順序,這個在自動旁路柜中一定要弄清楚,因為在自動變/工頻轉換過程中,可能會造成嚴重后果。
要詢問清楚各接觸器的自鎖方式,是電保持,還是機械式保持。如是電保持,合分閘共用一個信號即可。如是機械式保持,則合、分閘要分開設計。
2、 水阻柜起動信號
變頻改造前,水阻柜起動信號接收的是“斷路器常開點信號”。
若變頻改造后,則一般需要在此起動回路里增加變頻器“工頻狀態”信號。
即工頻時,水阻仍正常起動,若變頻時,則水阻柜不起動。
3、 水阻柜短接信號
變頻改造前,水阻柜短接信號接收的是“下限位行程開關信號”。
變頻改造后,則根據要求靈活改變,需在短接接觸器的合、分閘回路增加控
制信號。控制方式根據客戶要求及系統安全性確定。