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迈向高压软起动的三个途径
xiao_xiao1 发表于 2009/9/1 14:32:57 443 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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从广告看，国内电气公司数字式软起动产品适用电机的电压等级均是低压（380V）的。
但是，在3~10KV这样的电压等级范围内，人们对软起动需求的迫切性丝毫不亚于低压。电网短路容量与电机容量的比值越小，软起动的迫切性越高。
高压电动机软起动装置的技术实现问题实质上是执行元件的问题。
各类高压电动机软起动装置分类的主要标准就是所采用的执行元件。例如，以‘水电阻’为执行元件的就分类为液态电阻、热变电阻软起动装置，以SCR为执行元件的就分类为晶闸管软起动装置，以饱和电抗器为执行元件的就分类为磁控软起动装置。
软起动装置的一切控制均以执行元件的特性和需求为着眼点。
我认为，国内电气公司跨进高压电动机软起动领域有3个可行的途径。
第一个途径
是仿照国外公司，通过SCR器件的串连走向高压。为此，要尽量提高所用SCR器件的耐压等级和开关速度，改进它的触发系统，提高触发和关断的同时性。在这条路上，个别厂家已经进行了一些积极的探索，据说已具备生产用以软起动1000KW高压电动机晶闸管装置的能力，其预计价格据说仅为进口产品的1/3。但是，在决定跟进晶闸管途径时，它的高风险（源于SCR的串、并联）、高成本、大谐波污染等，是值得决策者三思的。
第二个途径
以‘开关变压器’为主要特征。它仍然是以SCR为电力电子器件的。以‘开关变压器’为中介，可以绕过SCR器件串连均压的难关。‘开关变压器’的原边串连在电动机定子回路里，在较低电压的变压器副边通断SCR可以折合为原边电路的通断。此途径保留了第一途径的主要优点。第二途径惹出的新问题是‘开关变压器’的成本、占用空间，以及并联SCR的均流问题。
第三个途径
就是借助高压磁饱和电抗器[1~4]。在第三途径里，磁饱和电抗器的作用是在直流侧以20~50倍的功率放大倍数间接控制高压电动机定子电流。磁饱和电抗器完成高、低压的隔离。在这一途径里，同样需要采用接成三相整流桥的SCR，对于不大于50兆瓦的电动机而言，SCR完全不必串连或并联。
我们对以磁控软起动装置所作的探索表明磁饱和电抗器作为高压电动机软起动装置的执行元件，具有其它执行元件不可替代的优点，诸如可靠性高、环境适应性好、稳定性好、体积小（5600KW，10KV含饱和电抗器在内的柜体尺寸为1.6*1.6*2.5米）、成本低等等。
高压磁控软起动装置的价格比液态软起动装置相当。
饱和电抗器材料的主要构成为硅钢片和铜线。
硅钢片重量与铁芯截面积S和磁路长度L的乘积成正比。窗口面积与S成正比。因为S与电动机容量P的1/2方成正比，L与P的1/4方（S的1/2方）成正比，所以，硅钢片重量与P的3/4方成正比。铜线消耗量的情况也类似。所以，磁饱和电抗器的成本价与容量P的3/4方成正比。如果P=A 电机软起动装置的单位容量成本价X=B，则P=10A电机的软起动装置的X=0.56B。X随容量增加而减小的结论，完全可以从我已经做过的20多台不同容量软起动装置磁饱和电抗器的设计中得到验证。例如，3200KW（6KV）电动机软起动装置饱和电抗器的材料总重量是1.5T，14000KW（10KV）电动机软起动装置饱和电抗器的材料总重量是4.0T，后者的容量是前者的4.4倍，而后者的材料重仅是前者的2.7倍。
这种现象，在SCR软起动装置里并不存在。容量增加后，SCR需要并联，加大了技术实现的麻烦程度，其单位容量的成本价只会增加，不会减少。
我们知道，国内全数字晶闸管软起动产品的生产厂家，产品均是国外产品一定程度的仿制品。因此，此类产品除了靠压低价格以外，很难销往国外。
磁控软起动是我国具有独立知识产权的技术。按照天津市科学技术信息研究所2002年的检索，‘国外未见同类产品的报道’。我国全数字晶闸管软起动产品的生产厂家，完全有可能通过高压磁饱和电抗器这一捷径，改变我国高压软起动市场的现有格局。
我预测，降压软起动作为高压软起动的主流产品的时日还有10年。国内有识的企业家应该在充分肯定磁控软起动相对技术优势的基础上扩展眼界，不再把市场局限在内陆或较不发达地区和国家，而是不失时机地面向发达地区和国家。