晶闸管软起动器在ＴＶＦ风机中的应用

　　前言

　　ＴＶＦ 风机在地铁隧道内火灾事故发生时相邻的隧道口四台风机同时起动，分别由ＦＡＳ控制分二组一正一反、一送一回逆人员逃生方向送入新风、排烟及有毒气体，在消防系统中有十分重要的地位．然而由于其起动时要产生较大冲击电流（一般为Ie的７～8倍），同时由于起动应力较大，使负载设备的使用寿命降低。国家有关部门对电机起动早有明确规定，既电机起动时的电网电压降不能超过15%。解决办法有两个：

　　 1、增大配电容量；

　　 2、采用限制电机启动电流的起动设备；

　　 如果仅仅为起动电机而增大配电容量，从经济角度上来说，显然不可取。为此，人们往往需要配备限制电机起动电流的起动设备，过去人们多采用Y/△转换、自藕降压、磁控降压等方式来实现。这些方法虽然可以起到一定的限流作用，但没有从根本上解决问题．随着电力电子技术的快速发展，智能型软起动器得到广泛应用。智能型软起动器是一种集软起动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的新颖电机控制装备。它不仅实现在整个起动过程中无冲击而平滑的起动电机，而且可根据电动机负载的特性来调节起动过程中的参数，如限流值、起动时间等。此外，它还具有多种对电机保护功能，这就从根本上解决了传统的降压起动设备的诸多弊端。软起动可减小电动机硬起动（即直接起动）引起的电网电压降，使之不影响共网其它电气设备的正常运行，可减小电动机的冲击电流，冲击电流会造成电动机局部温升过大，降低电动机寿命，可减小硬起动带来的机械冲力，冲力加速所传动机械（轴、啮合齿轮等）的磨损，减少电磁干扰，冲击电流会以电磁波的形式干扰电气仪表的正常运行。软起动使电动机可以起停自如，减少空转，提高作业率，因而有节能作用。

　　在地铁运行中安全是首位的，这样减少ＴＶＦ风机起动时对配电系统的影响有十分重要的意义．

　　正文：晶闸管软起动器在ＴＶＦ风机中的应用

　　 软起动器原理及特性曲线

　　使用晶闸管桥可以逐步增加电机的三相电源电压。晶闸管桥由一对晶闸管反并联而成，并分别与交流电源的各相相连。改变晶闸管的触发角，电机电压平稳增加，频率不变。

　　 图1-1  交流电机机械特性          图1-2  交流电机调压机械特性

　　显然，调整电机电压后的机械特性其硬度远较固有特性小，这是端电压平方与转矩成正比的缘故。用软起动器对TVF风机电动机定子施以标准电压（电流）—时间特性，由某一基值电压上升至额定电压，同时电动机在控制（或限制）其力矩及冲击条件下，由另速静止平滑加速至额定转速完全满足了其对机械工艺，电源系统的要求．

　　为ＴＶＦ风机配套的软起动器型号为ＡＢＢ ＰＳＳ250/430—500Ｌ起动９０ＫＷ风机已放了足够的系数．起动时升压时间设定为20S．限流设定范围：2～3倍电机额定电流，起动时初始电压设定范围为：40%电源电压（PSS型软起动器在运用限流功能后，起动时初始电压被固定在40%电源电压）；软起动柜在得到停止信号后，引入直流能耗,停止时降压时间设定为：10S,。配套的ＴＶＦ双速风机控制柜电气原理图见附图一，二,三.

　　工作原理；在FAS确认火警后,传送给TVF风机的上位机一组信号,控制同一系统内两台TVF风机一送一回同时高速/低速起动(以其中一台TVF风机正转高速为例,控制柜内KA13即PLC输入I1,2闭合PLC输出QO.O,Q1.6即KA14,KA21得电,KM1KM5闭合,风机高速起动)20S后软起动器内接点10,9闭合KM4得电旁路(此时约在电源电压的80%)软起动器退出运行.停止时KA11即I1.0闭合KM1失电KM4失电KM5失电后转入制动KA15得电KM2闭合引入36V能耗制动,10S后km2失电制动结束.以上是火灾事故时TVF风机起动—停止全过程电路分析.

　　故障现象与技术分析:在接收设备的模拟事故演练中,多次出现起动时专用(一级负荷)双电源切换柜过流跳闸的故障.(配电系统由0.4KV分段配至双电源切换柜,将其中一段常用电源分别为二台电机供电). 使用时装于软起动柜的断路器已经选定。那么与之配合的双电源断路器整定值如何选定，双电源柜与0.4KV侧断路器整定值如何选定, 也即这三个断路器的保护配合协调性如何设计方能在负载短路时确保可靠保护,在实际工作中常要多次试验才能谈到这种配合的有效性。

　　电网中从电源到故障点之间流动的电流随着故障点的离开电源而逐渐减小。随着配电的逐级下降，各级断路器的短路电流呈分级下降。电流选择性利用这个情况并基于串联断路器的保护曲线的电流偏移。它应用的快速断路器（有时是限流断路器）具有电流阈值的分级，一般是磁脱扣器的阈值1RM.两台断路器D1（上级）和D2（下级）的选择性是全选择性，条件是在D2下级的最大短路电流ISCD2（≤ICUD2）小于磁脱扣阈值1RMD1。否则，选择性是局部的，选择性的极限是1RMD1（此值以上，D1和D2脱扣）。因此，上级和下级断路器的规格越是不同，选择性就越是大。

　　以珠江路北侧大系统TVF风机为例,起动时电机电流沿下图电流曲线上升,10S后到达最大值920A

　　约5-6S后下降20S后KM4闭合全压运行时又有一尖峰电流约900A然后快速下降至200A以下.起动时电源电压由395V最多下降至350V(这是夏季用电高峰时实测)电网压降基本合格.但电网压降合格并不意味着软起动能够成功.此处变压器容量1250KVA额定电流1980A高峰时用电负荷为50%-60%(地铁工程佘量较大)这样在起动时可以肯定没有超过干变的过载系数.但在别的同样的电源系统中电压只是下降10-20V,由此我们认为此变压器短路容量偏小.经反复认证上级同意将双电源内MS400H断路器整定值调整为In=0.9,Io=0.9,Ir=0.7,0.4KV侧630A断路器整定值不变,经多次试验故障排除.

　　结论:软起动器与配电系统的整定配合一直是一个看来简单但在实际应用中很不好处理的问题.通过这次故障分析我比较全面的了解了其中的联系.由于各种原因TVF进线柜梅兰NSC250D开关末更换(In不可调)配电系统有无问题正在论证.如果以上问题有结果将进一步提高系统的安全性可靠性.