高压软起动在输气首站往复式压缩机中的应用

摘要：高压大功率电机在起动时对负载和电网都有比较大的影响。热变电阻软起动装置以其优越的起动性能和其他一些优点而广泛使用。本文通过热变电阻软起动装置在现场大功率压缩机负载上的应用，分析其工作原理，介绍了起动功能，对热变电阻软起动装置的高压软起动做了比较全面的介绍。

关键词：热变电阻、电动机、软起动

1．前言

佳木斯电机厂生产的YAKK系列增安型三相异步电动机以其构造简单、极高的运行可靠性、极强的环境适应能力和优异的拖动性能在我国煤矿、石油、化工、钢铁、发电、供水、水泥建材等领域获得了广泛的应用。但是交流异步电动机致命的缺点是起动冲击大，会对系统造成不利的影响。主要影响体现在两个方面：

(1)电气方面的问题：

起动时可达5-7倍的额定电流，造成电动机绕组因电流引起过温，从而加速其绝缘老化，造成供电网电压波动，影响同电网下其他设备的正常运行。

(2)机械方面的问题：

过大的起动转矩产生机械冲击，对被带动的设备造成大的冲击力，缩短使用寿命，影响精确度。如使连轴器、十字头、活塞、连杆等损坏。造成机械传动部件的非正常磨损及冲击，加速老化，缩短寿命从而增加维护工作量。

在塔河油田输气首站10KV往复式压缩机组上就遇到了这样的问题，由于电机功率比较大(10KV/560KW)，首先在起动过程中对电机及压缩机的机械冲击比较大，主电机轴承、联轴器、活塞、连杆磨损严重，给维护增加了工作量；其次电机在直接起动时高压柜微机自动保护动作，造成断路器保护跳闸比较严重，同时由于起动电流较大，造成并列机组电压下降，使其他机组电压低报警，从而不能正常工作。鉴于以上原因决定使用襄樊电力工业控制股份有限公司生产的HTR系列高压热电阻软起动装置。

2．热变电阻软起动装置的构成及原理

2.1主回路构成

HTR系列高压热变电阻软起动装置用于大中型高压鼠笼式交流异步电动机或异步起动的高压同步电动机，作电阻降压起动之用。热变电阻软起动装置主回路接线图如图1所示，主要由高压运行柜和热变电阻柜串联组成。当运行柜得到合闸指令后，运行柜合闸，同时KM1、KM2触点闭合，热变电阻工作，当机组起动正常后，KM3闭合，KM1、KM2断开，机组进入正常运行状态。

图1热变电阻串联软起动主回路接线图

2.2控制电路

热变电阻串联高压软起动装置的控制电路一般由主控电路、触发装置、信号采集电路和人机界面组成。

2.3热变电阻器工作原理及特性

高压热变电阻器由具有负温度特性的三相平衡电阻组成。当该电阻通入电流时，电阻体温度逐步升高而电阻值逐步减小，从而使电机端电压逐步升高，起动转矩逐步增加，以实现电机平稳起动且降低起动电流的目的。

其主要工作特性是：具有电机起动电流小且恒定、起动时电网压降小、起动时功率因数高、无谐波污染、简单安全可靠等基本特性。采用PLC智能化控制，能自动检测、自动调整电阻初始值，以保证电机在不同环境下起动特性的一致性。

图2热变电阻工作特性

图3起动电流曲线

3．软起动在压缩机负载的应用效果

在输气首站压缩机负载系统(10KV/560KW)中，电机直接起动不仅会对10KV母线造成冲击，而且对压缩机系统的主电机轴承、联轴器、活塞、连杆等造成冲击，对机械维护也提出了很高的要求。在使用热变电阻软起动装置软起动后，效果良好，达到了预期的目的，主要应用效果体现在以下几个方面：

1)、相对于现场10KV/560KW的压缩机而言，其额定电流为44A，在直接起动时电流会达到额定电流的7倍左右。使用了热变电阻软起动装置起动后，根据现场工况，起动电流仅为额定电流的2.5倍，在起动时电流为100A左右，起动电流小且恒定，起动时电网压降小，起动时功率因数高，这样不但降低了电动机起动对电网的冲击，而且避免了对压缩机系统的损害。

2)、在降低了压缩机直接起动对电机本身的冲击的同时，又降低了起动是对轴承、管道以及整个系统的机械冲击。因为电机直接起动加速过快，对传动系统的寿命和可靠性来说都是十分严峻的考验。而软起动过程平滑稳定，可以有效消除对传动系统和管道的不良影响，减少维护工作量，延长了工作寿命。

3)、热变电阻软起动装置主回路采用热变电阻串联，功率元件一致性好，在设计上留出充分的裕量，连续起动3―5次时温升比较小，在50℃之内，在恶劣的工作环境下可以保证很高的可靠性。

4)、热变电阻软起动装置起动电压波动不大，起动过程具有良好的一致性。并且软起动本身具有比较完善的保护系统，可以根据反馈信号随时对整个系统进行保护与监视，充分保证了系统的安全运行。

5)、在调试过程中可以根据现场的工作环境来设置各种保护参数和起动参数，可以更好的适应现场的工况。

6)、体积比较小，机构设计合理，无噪音。

4．结束语

热变电阻串联式高压软起动在压缩机等平方转矩类负载的应用方面，能够有效的改变电机的起动特性，降低起动电流，以其优越的性能，为电动机提供全面的服务，保证了整个传动系统运行的可靠性。在降低系统整体的维护工作量的同时，热变电阻软起动装置本身又可以做到免维护，使整个生产成本降低，具有较好的投资回报和社会效益，符合时代进步的要求，是技术发展的必然趋势。

参考文献：

[1]刘锦波，张承慧，等．电机与拖动第一版[M]．清华大学出版社，2006．

[2]徐甫荣．交流异步电动机软起动技术[M]．国家电力公司热工研究院。

[3]黄俊，王兆安．电力电子变流技术第三版[M]．机械工业出版社，2001．

作者简介：

浦红军，男，1960年11月14日出生，学历本科，机电工程师，2002.12任中石化西北油田分公司维护中心副主任，现任中石化西北油田分公司油田特种工程管理中心副主任。