张集煤矿主扇风机高压软启动应用

煤矿因生产的特殊性，矿井通风系统关系到矿山的安全生产，所以通风系统在煤炭生产中具有举足轻重的地位。由于供电线路长，起动压降大，最大限度地保障设备安全可靠的进行主备切换起动，是增强系统可靠性的重中之重。
淮南矿业集团张集煤矿，在2002年初设计主扇风机房改造，以增加井下供风能力，为达产650万吨/年作准备。新风机电机为2台6kV/3200kW同步机，一用一备，风机为GAF型轴流风机（该风机经查询为亚洲煤矿最大的通风机）。该风机的上位变压器一次侧为110kV，二次侧为6kV/20000kVA，并且同时拖动主井2×3200kW双机拖动交-交变频绞车。
为了更好的解决项目中所遇到的启动时对电网的冲击，以及对负载冲击问题，本系统改造采取了高压软启动模式。

2 软起动器的几种起动方式

电机传统的减压起动方式有Y-Δ起动、自耦变压器减压起动、电抗器起动等。这些起动方式都属于有级减压起动，存在明显缺点，即起动过程中出现二次冲击电流。机械式启动方式如液力耦合器，由于其对电网的冲击依然很大，维护复杂，且无法实现旁路等原因，应用有一定的局限性。
随着大功率电力电子元器件的发展，其应用也越来越广泛。目前国际上先进的高压双向晶闸管形式的软启动在国内也逐渐打开了市场，适用的行业也不断增加。该软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路，如图1所示。

运用串接于电源与被控电机之间的软起动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。软起动一般有下面几种起动方式，如图2～8所示。

3 软起动与传统起动方式的比较

软起动与传统减压起动方式的不同之处是:
（1） 无冲击电流。软起动器在起动电机时，通过逐渐增大晶闸管的导通角，使电机起动电流从零线性上升至设定值。
（2） 恒电流或恒转速（运输机）起动。软起动器可以引入电流闭环，速度环控制，使电机在起动过程中保持恒流，或恒速确保电机平稳起动。
（3） 根据负载情况及电网继电保护特性选择，可自由地无级调整至最佳的起动电流，使用方便灵活。

4 高压软起动器的选择与应用

4.1 高压软起动器的选择
在新系统设计中，经过多方比较及实地考察，选用了唐山开诚电器有限责任公司集成的RQT-6型高压软起动器，这样既可降低起动电流，减小网络压降，又可减小起动机械冲击。同时，该软起动器具备过流、过/欠压、缺相、过热等各类电气保护系统，以及工作电流、电压、功率因数等各类电量的实时监测系统。
GRQ-6000高压软起动装置是唐山开诚电器有限责任公司利用美国罗克韦尔（ROCKWELL）自动化公司的SMC核心组件，与淮南矿业集团合作并成功应用的一种高压电气传动产品。此软起动装置采用了先进的电力电子器件和数字闭环（电流）控制技术，具有起动性能可靠、操作简单方便和使用故障率极低的优点。本软起动装置具有电动机过流、过载、欠载、过压、欠压、接地、三相电压不平衡、堵转、缺相及晶闸管过热等18种保护功能和三相电流、电压、功率因数等实时监测功能;具有先进的故障记忆功能，能保留近三十次故障的代码和最后一次故障的参数。与同类型的其他品牌相比，罗克韦尔的SMC在控制，保护，监测等方面均非常完善，应用灵活。罗克韦尔在国内有备件中心，全国有十几家地区办事处，售后服务有保障，区别于其他只通过国内代理形式的产品供应商。

4.2 高压软起动器的应用
系统于2002年8月9日进入带载调试阶段，经双方技术人员的密切配合、刻苦工作，整套系统于8月12日调试结束，经淮南矿业集团、合肥理工大学、张集煤矿三方联合测试，该系统达到了预期设计目的。附表为在张集煤矿3200kW轴流风机应用高压软起动器的运行记录。

5 结束语

该系统于法2002年8月19日正式投入运行，至今未出现任何故障，起到了预期的降低起动电流、减小起动机械冲击的作用。为煤矿领域的高压大负荷电动机的启动找到了一条新路。值得一提的是，在此次成功的合作之后，唐山开诚的井下防爆型的高压软启动也成功地应用于多个重要矿的井下风机，泵，及皮带运输机等。高压软启动凭借其自身方便灵活的特点，必将被越来越多的用户，行业所接受。