高压电机直接启动

发布网友 发布时间：2022-04-22 05:53

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热心网友 时间：2023-09-25 09:25

高压电机是指额定电压在3.3千伏以上电动机。各国根据本国国家电网的电压水平来选用高压电机的额定电压。我国常使用的是6000V和10000V电压，在早期国内只生产6千伏高压电机，因此只能利用6千伏高压电机，后来国内生产10千伏的高压电机了，目前绝大部分电机选择10千伏电压。比如在我国油田，早期为使用6千伏高压电机，专门设立6千伏供电系统，而由于10千伏电机的生产，油田对供电系统做了改造，因为我国正常供电系统等级有10千伏供电系统这一级，因此10千伏高压电机的生产给供电带来很大的方便。由于国外的国家电网不同，有3300V和6600V的供电系统，因此有采用与之相配的高压电机。

为什么要使用高压电机呢？这是由于电机功率与电压和电流的乘积成正比的，电机功率增大到一定程度(如300KW/380V)如果任然使用低电压，势必电流很大，在制造，启动运行，输送距离方方面面受到导线的允许承受能力的*，或成本过高或很不方便，以致无法正常运行使用。这样就需要通过提高电压来实现大功率输出。

高压电动机可用于驱动各种不同的机械。供矿山、机械工业、石油化工工业、发电机等各种工业中作原动机用。高压电机订货时，要说明电动机的用途，所驱动的负载不同，对电动机本身以及电动机启动柜有不同的要求。

根据电动机的容量，供电电源系统的容量，来决定电动机的直接启动容量。当电网容量不够大，在电机直接启动时不能保证电网母线上电压达到允许的电压波动范围内，就要考虑降压启动，以减少启动大电流对电网的冲击。

降压启动方式有串电抗启动、变频启动、液力偶合器启动等多种方式.有复杂有简单,设备价格差异很大。

早期受技术*，采用液力耦合器方式，随技术的不断发展，尤其是近年来高压电机变频调速的发展，旧式启动调速方式被淘汰或将被淘汰，一些老的设备在改造中已经逐渐被高压变频替换掉。高压变频调速装置被日益广泛的使用起来。

变频器有高低高型，高低型，串级调速变频器，电流源型直接高压变频器，电压源型三电平变频器，功率模块串联多电平变频器的方式

高低高型顾名思义，就是变频器为低压变频器，采用输入降压变压器和输出升压变压器实现与高压电网和电机的接口，由于低压变频器电压低，电流却不可能无*的上升，*了这种变频器的容量。由于输出变压器的存在，使系统的效率降低，占地面积增大；另外，输出变压器在低频时磁耦合能力减弱，使变频器在启动时带载能力减弱。对电网的谐波大，如果采用12脉冲整流可以减少谐波，但是满足不了对谐波的严格要求；输出变压器在升压的同时，对变频器产生dv/dt也同等放大，必须加装滤波器才能适用于普通电机，否则会产生电晕放电、绝缘损坏的情况。如果采用特殊的变频电机可以避免这种情况，但是设备多，占地大，效率低，对电网谐波大，电压质量差。

高低型变频器仍然是变频器为低压变频器，输入侧采用变压器将高压变为低压，将高压电机换掉，采用特殊的低压电机，电机的电压水平多种多样，没有统一标准。

这种做法由于采用低压变频器，容量也比较小，对电网侧的谐波较大，可以采用12脉冲整流减少谐波，但是满足不了对谐波的严格要求。在变频器出现故障时，电机不能投入到工频电网运行，在有些不能停机的场合应用会有问题。另外，电机和电缆都要更换，工程量比较大。

串级调速变频器是将异步电机部分转子能量回馈至电网，从而改变转子滑差实现调速，这种调速方式采用可控硅技术，需要使用绕线式异步电动机，而如今工业现场几乎都采用鼠笼式异步电动机，更换电机非常麻烦。这种调速方式的调速范围一般在70%-95%左右，调速范围窄。可控硅技术容易造成对电网的谐波污染；随着转速的降低，电网侧功率因数也变低，需要采取措施补偿。七八十年代使用较多，现在越来越少。

电流源型直接高压变频器是输入侧采用可控硅进行整流，采用电感储能，逆变侧用SGCT作为开关元件，为传统的两电平结构。由于器件的耐压水平有限，必须采用多个器件串联。器件串联是一种非常复杂的工程应用技术，理论上说可靠性很低，但有的公司可以做到产品化的地步。由于输出侧只有两个电平，电机承受的dv/dt较大，必须采用输出滤波器。电网侧的多脉冲整流器为可选件，用户需要针对自己的工厂情况提出要求。这种变频器的主要优点是不需要外加电路就可以将负载的惯性能量回馈到电网。电流源型变频器的主要缺点是电网侧功率因数低，谐波大，而且随着工况的变化而变，不好补偿。

电压源型三电平变频器

这种变频器采用二极管整流，电容储能，IGBT或IGCT逆变。三电平的逆变形式，采用二极管钳位的方式，解决了两个器件串联的难题，技术上比两个器件简单直接串联容易，同时，增加了一个输出电平，使输出波形比两电平好。

这种变频器的主要问题是：由于采用高压器件，输出侧的dv/dt仍旧比较严重，需要采用输出滤波器。由于受到器件耐压水平的*，最高电压只能做到4160V，要适应6KV和10KV电网的需要，更换电机是一种做法，但是造成故障时向电网旁路较麻烦。对于6KV电机有一种变通做法，就是将电机由星型接法改为角型接法，这样电机的电压就变为3KV；这种做法使电机的环流损耗上升，国内已经有烧毁电机的事例，有可能与此有关。还有的公司用这种变频器实现高低高方式，使容量比原来采用低压变频器实现高低高方式时大，但是高低高方式所存在的问题依然存在。三电平变频器一般采用12脉冲整流方式。

功率模块串联多电平变频器采用低压变频器串联的方式实现高压，是电压源型变频器。它的输入侧采用移相降压型变压器，实现18脉冲以上的整流方式，满足国际上对电网谐波的最严格的要求。在带负载时，电网侧功率因数可达到95%以上。在输出侧采用多级PWM技术，dv/dt小，谐波少，满足普通异步电机的需要。可根据负载的需要设计变频器的输出电压，是解决6KV、10KV电机调速的较好办法。功率电路采用标准模块化设计，更换简单，所用器件在国内采购也比较容易。这种变频器采用低压IGBT作为逆变元件，与采用高压IGBT的三电平变频器相比，功率元件数目较多，但技术上较成熟。与采用高压IGCT的三电平变频器相比，功率元件数目较多，但总元件数目却较少，因为IGCT需要非常复杂的辅助关断电路。

因此，高压电动机的启动设备的选用要结合工程投资，安装条件，电动机类别，使用要求，等诸方面，来选用物美价廉，适合使用的方式。

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