張集煤礦主扇風機高壓軟啟動應用

煤礦因生產的特殊性，礦井通風系統關系到礦山的安全生產，所以通風系統在煤炭生產中具有舉足輕重的地位。由于供電線路長，起動壓降大，最大限度地保障設備安全可靠的進行主備切換起動，是增強系統可靠性的重中之重。
淮南礦業集團張集煤礦，在2002年初設計主扇風機房改造，以增加井下供風能力，為達產650萬噸/年作準備。新風機電機為2臺6kV/3200kW同步機，一用一備，風機為GAF型軸流風機（該風機經查詢為亞洲煤礦最大的通風機）。該風機的上位變壓器一次側為110kV，二次側為6kV/20000kVA，并且同時拖動主井2×3200kW雙機拖動交-交變頻絞車。
為了更好的解決項目中所遇到的啟動時對電網的沖擊，以及對負載沖擊問題，本系統改造采取了高壓軟啟動模式。

2 軟起動器的幾種起動方式

電機傳統的減壓起動方式有Y-Δ起動、自耦變壓器減壓起動、電抗器起動等。這些起動方式都屬于有級減壓起動，存在明顯缺點，即起動過程中出現二次沖擊電流。機械式啟動方式如液力耦合器，由于其對電網的沖擊依然很大，維護復雜，且無法實現旁路等原因，應用有一定的局限性。
隨著大功率電力電子元器件的發展，其應用也越來越廣泛。目前國際上先進的高壓雙向晶閘管形式的軟啟動在國內也逐漸打開了市場，適用的行業也不斷增加。該軟起動器是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置，國外稱為Soft Starter。它的主要構成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯閘管及其電子控制電路，如圖1所示。

運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器，控制其內部晶閘管的導通角，使電機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升，直至起動結束，賦予電機全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機起動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加。軟起動一般有下面幾種起動方式，如圖2～8所示。

3 軟起動與傳統起動方式的比較

軟起動與傳統減壓起動方式的不同之處是:
（1） 無沖擊電流。軟起動器在起動電機時，通過逐漸增大晶閘管的導通角，使電機起動電流從零線性上升至設定值。
（2） 恒電流或恒轉速（運輸機）起動。軟起動器可以引入電流閉環，速度環控制，使電機在起動過程中保持恒流，或恒速確保電機平穩起動。
（3） 根據負載情況及電網繼電保護特性選擇，可自由地無級調整至最佳的起動電流，使用方便靈活。

4 高壓軟起動器的選擇與應用

4.1 高壓軟起動器的選擇
在新系統設計中，經過多方比較及實地考察，選用了唐山開誠電器有限責任公司集成的RQT-6型高壓軟起動器，這樣既可降低起動電流，減小網絡壓降，又可減小起動機械沖擊。同時，該軟起動器具備過流、過/欠壓、缺相、過熱等各類電氣保護系統，以及工作電流、電壓、功率因數等各類電量的實時監測系統。
GRQ-6000高壓軟起動裝置是唐山開誠電器有限責任公司利用美國羅克韋爾（ROCKWELL）自動化公司的SMC核心組件，與淮南礦業集團合作并成功應用的一種高壓電氣傳動產品。此軟起動裝置采用了先進的電力電子器件和數字閉環（電流）控制技術，具有起動性能可靠、操作簡單方便和使用故障率極低的優點。本軟起動裝置具有電動機過流、過載、欠載、過壓、欠壓、接地、三相電壓不平衡、堵轉、缺相及晶閘管過熱等18種保護功能和三相電流、電壓、功率因數等實時監測功能;具有先進的故障記憶功能，能保留近三十次故障的代碼和最后一次故障的參數。與同類型的其他品牌相比，羅克韋爾的SMC在控制，保護，監測等方面均非常完善，應用靈活。羅克韋爾在國內有備件中心，全國有十幾家地區辦事處，售后服務有保障，區別于其他只通過國內代理形式的產品供應商。

4.2 高壓軟起動器的應用
系統于2002年8月9日進入帶載調試階段，經雙方技術人員的密切配合、刻苦工作，整套系統于8月12日調試結束，經淮南礦業集團、合肥理工大學、張集煤礦三方聯合測試，該系統達到了預期設計目的。附表為在張集煤礦3200kW軸流風機應用高壓軟起動器的運行記錄。

5 結束語

該系統于法2002年8月19日正式投入運行，至今未出現任何故障，起到了預期的降低起動電流、減小起動機械沖擊的作用。為煤礦領域的高壓大負荷電動機的啟動找到了一條新路。值得一提的是，在此次成功的合作之后，唐山開誠的井下防爆型的高壓軟啟動也成功地應用于多個重要礦的井下風機，泵，及皮帶運輸機等。高壓軟啟動憑借其自身方便靈活的特點，必將被越來越多的用戶，行業所接受。