一种新型磁阀式高压固态软启动系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种新型磁阀式高压固态软启动系统，用于智能电网技术领域，包括：磁阀电抗器，包含两个截面相等的并联铁心，其上分别对称绕有两个匝数为N1+N2/2的绕组，两个绕组交叉连接后串联于电机定子绕组；铁心柱上下各有匝数比为：δ＝N2/N1+N2的抽头，抽头之间接有晶闸管K1和K2，通过调节晶闸管的导通角，控制励磁绕组直流电流大小，改变磁阀的磁饱和程度，从而平滑调节电抗器的电抗值；控制系统，包括一数字触发控制单元，根据电压、电流或功率的启动需求驱动晶闸管来改变电抗值形成启动电流曲线。本实用新型专利技术通过磁阀式固态软启动以闭环控制的磁阀结构和极限磁饱和技术平滑地调节电抗器的阻抗，实现降压启动。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及智能电网
，具体地说更涉及ー种新型磁阀式高压固态软启动系统。
技术介绍
当前，随着世界能源危机的加剧，世界各国炼钢企业为了寻求新的节能技木，降低能源消耗，提高能源利用率，纷纷推出大容量高炉。近日，国家发改委也发文明确要求新建钢铁项目高炉有效容积应在IOOOm3及以上；沿海深水港地区建设钢铁项目，高炉有效容积要大于3000m3。而拖动这类高炉风机的电机功率通常在16000到50000KW之间甚至更大。众所周知，普通鼠笼式电动机在空载全压直接启动时，启动电流会达到额定电流 的5 7倍。近年来，随着技术进步和新材料的应用，高压大功率电机的启动电流有所下降，部分厂家已经做到4-5倍。但当电动机容量相对较大时，电机启动电流将引起电网电压急剧下降，电压频率也会发生变化，这会破坏同电网其它设备的正常运行，使电网电压发生波动，甚至引起电网解列和崩溃。以下是现有技术几种常用的电机启动方式I、直接启动将电网容量提高至电机额定容量的4-5倍，以此满足国家电网对电压波动< 10%的要求。但是按照电机启动容量设计电网容量，对高压大功率电机来说，势必造成极大的资源浪费，更何况多数供电企业对用户用电容量有着严格的限制。由此可见，高压大功率电机采用直接启动方式是根本行不通的。2、高压变频器软启动用变频器来启动电机，其启动性能很好，但高压变频器价格昂贵，另外由于变频技术还处于发展时期，其可靠性不是很高，用户的维修技术还跟不上，这便是这种方法尚不是应用很多的原因，一般都在进ロ设备上采用。用变频器来启动电机，可以做到无操作过电压，但变频器的输出电压中含有大量的高次谐波也会对电机造成伤害。3、可控硅软启动采用可控硅串联技术的高压电机软启动技术，对元器件特性參数的一致性要求很高，元器件的筛选率很低。对于10000KW以上的电机，由于需要串、并很多晶闸管来满足高电压、大电流的要求，因此均压问题更加难以解決。另外，在使用一段时间后，元器件的參数还会发生变化，使元器件的均压性能降低，极易造成整串元器件的损坏，使这种装置的可靠性降低，一旦元器件损坏，用户很难修复，另外价格也很高，所以现阶段这类装置控制功率一般都在10000KW以下。4、水阻软启动水电阻式软启动是靠极板的移动和大电流使水汽化(极板表面)形成高电阻改变液体的电阻来控制启动电流，而液变电阻是靠掺入杂质的多少、极板的大小及大电流使极板附近的水汽化产生的高电阻来控制启动电流。因此，水阻软启动装置受环境温度的影响比较大，主要是由于对汽化电阻的影响较大，导致启动电流控制不准确。另外，根据有关公式推算，水阻软启动装置启动时水电阻上消耗的功率为PK= 1.8Pn。也就是说，如果电机为10000KW，则启动时水电阻上消耗的功率为18000KW，如此大的功率使极板附近的水汽化，汽化电阻不好控制且受环境温度影响，这便是控制精度不高的原因，有时甚至出现开锅、启动失败等情況。由于启动时产生很大的能量损耗，水温迅速升高，所以不能连续启动。因此，水阻软启动价格低廉，适用于启动次数少，要求不高，且电机功率< 15000kW电机的场合。 5、开关变压器软启动开关变压器软启动用晶闸管并联做为开关元件，分级短接变压器副边，原边阻抗分级变化，副边电流很大，产生高热量。启动电流按照阶梯曲线跳跃改变，启动过程振动大，噪音高达85db以上。由于启动期间产生大量热能，启动次数受限，通常连续启动不能超过两次，而控制系统与变压器分开放置，尽管容量可以做到50000KW，但占地面积很大，能耗闻。
技术实现思路
本技术实施例的目的是针对上述各种电机软启动技术的不足，为满足节能降耗和高压大功率电机启动的需要，提出ー种新型磁阀式高压固态软启动系统，应用于高压特大功率电机软启动。为了达到上述技术目的，本技术实施例提出的ー种新型磁阀式高压固态软启动系统是通过以下技术方案实现的ー种新型磁阀式高压固态软启动系统，所述新型磁阀式高压固态软启动系统包括主路断路器、旁路断路器，电压测量回路、电流测量回路、电カ电子功率变换单元、高低压隔离单元，所述系统还包括磁阀电抗器，与电机定子绕组串联，包含两个截面相等的并联铁心，其上分别对称绕有两个匝数为ル+队/2的绕组，两个绕组交叉连接后串联于电机定子绕组；铁心柱上下各有匝数比为8 = N2/X+N2的抽头，抽头之间接有晶闸管K1和K2，通过调节晶闸管的导通角，控制励磁绕组直流电流大小，改变磁阀的磁饱和程度，从而平滑调节电抗器的电抗值，所述两个绕组交叉连接后连接到主电路；控制系统，包括一数字触发控制単元，根据电压、电流或功率的启动需求驱动晶闸管来改变电抗值形成启动电流曲线。进ー步优选地，所述磁阀电抗器与控制系统放置于同一柜内。进ー步优选地，所述系统还包括一触摸屏，用来显示所述启动电流曲线或进行控制參数设定。进ー步优选地，所述系统还包括RS485接ロ，用来与上位机通信。进ー步优选地，所述磁阀电抗器采用六柱一体化或者大容量単相四柱式结构及磁屏蔽结构。进ー步优选地，所述晶闸管为低压小功率晶闸管。进ー步优选地，所述控制电源为5A/220V交直流电源。本技术实施例的磁阀式固态软启动通过闭环控制、全新理念的磁阀结构和极限磁饱和技术平滑地调节电抗器的阻抗，实现降压启动。与传统磁控软启动相比，具有启动快，运行平稳。电抗值调节范围大于10倍，加入电容辅助装置之后，启动电流可从I. 2-41e任意设定；而传统的磁控启动器，电抗值调节范围仅I. 5倍，启动电流> 2. 51e，不能任意调整；传统磁控软启，启动初期噪音水平很高，甚至超过80db。相反，磁阀式软启动，噪音水平很小；磁阀式软启工作时，不需辅助电源，仅需提供220V/10A控制电源。而传统磁控软启动，需要大的辅助电源(3AC380V200A以上)。与开关变压器相比，磁阀式软启动用低压晶闸管控制铁心导磁率，平滑改变阻杭，基于磁放大原理，晶闸管个数少，不需串并联。而开关变压器用晶闸管做为开关元件，分级短接变压器副边，原边阻抗分级变化，副边电流很大，产生高热量，晶闸管需并联使用。就启动曲线而言，磁阀式软启启动电流I. 5-4倍额定电流，任意设定，平滑调节。而开关变压器启动曲线为阶梯曲线；就柜式结构而言，磁阀式软启动干式电抗器与控制系统放置同一柜内，结构紧凑，体积小。开关变压器启动采用油浸式，控制系统与变压器分开放置，体积大；磁阀式软启动，启动次数无限制，开关变压器最多两次，因此，通用性强，在容量允许的条件下，几乎能够用于任何场合的电机。与固态晶闸管软启装置相比，由于和一次高压连接的是磁阀式电抗器，晶闸管エ作在低电压小电流状态，有价格便宜，谐波含量小，故障率低等优点，有取而代之的趋势。附图说明通过以下结合附图对其示例性实施例进行的描述，本技术上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。图I为本技术实施例磁阀电抗器的原理示意图；图2为本技术实施例磁阀式固态软启动系统的组成示意图；图3为本技术实施例磁阀式固态软启动系统典型应用示意图；图4 6为本技术实施例磁阀式软启动装置一次控制原理示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进ー步详细说明。如图I所示，为本技术实施例ー种新型磁阀式高压固态软启动系统的磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型磁阀式高压固态软启动系统，所述新型磁阀式高压固态软启动系统包括主回路断路器、旁路断路器，电压测量回路、电流测量回路、电力电子功率变换单元、高低压隔离单元，其特征在于，所述系统还包括：磁阀电抗器，与电机定子绕组串联，包含两个截面相等的并联铁心，其上分别对称绕有两个匝数为N1+N2/2的绕组，两个绕组交叉连接后串联于电机定子绕组；铁心柱上下各有匝数比为：δ＝N2/N1+N2的抽头，抽头之间接有晶闸管K1和K2，通过调节晶闸管的导通角，控制励磁绕组直流电流大小，改变磁阀的磁饱和程度，从而平滑调节电抗器的电抗值；控制系统，包括一数字触发控制单元，根据电压、电流或功率的启动需求驱动晶闸管来改变电抗值形成启动电流曲线。

【技术特征摘要】
1.一种新型磁阀式高压固态软启动系统，所述新型磁阀式高压固态软启动系统包括主回路断路器、旁路断路器，电压测量回路、电流测量回路、电力电子功率变换单元、高低压隔离单元，其特征在于，所述系统还包括 磁阀电抗器，与电机定子绕组串联，包含两个截面相等的并联铁心，其上分别对称绕有两个匝数为Ni+N2/2的绕组，两个绕组交叉连接后串联于电机定子绕组；铁心柱上下各有匝数比为8 = N2M+N2的抽头，抽头之间接有晶闸管KjPK2，通过调节晶闸管的导通角，控制励磁绕组直流电流大小，改变磁阀的磁饱和程度，从而平滑调节电抗器的电抗值； 控制系统，包括一数字触发控制单元，根据电压、电流或功率的启动需求驱动晶闸管来改变电抗值形成启动电流曲线。2.如权利要求I所述的新型磁阀式高压固态软启动系统，其特征在于，所述磁阀电抗器与控制系统放置于同一柜内。3.如权利要求2所述的新型磁阀式高压固态软启动系统，其特征在于，所述系统还包括一触摸屏，用来显示所述启动电流曲线或进行控制参数设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏志，吴思柱，段继红，童雪燕，
申请(专利权)人：上海东瑞节能科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：