一种串联多抽头电抗器的变频软启控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种变频软启控制电路，特别涉及一种串联多抽头电抗器的变频软启控制电路。


背景技术：

2.随着高压大功率交流电机的普遍应用，其启动问题逐渐成为用户内部电力网的一个主要矛盾。启动方式的选择不仅影响工程的一次性投资，也影响到今后电网长期安全稳定运行。高压变频软启装置作为高压变频器技术的延伸，可以实现3kv～10kv/0.5m～100mw以上电机的软启动，能够满足包括钢铁行业高炉鼓风机、lng压缩机及空分等各行业工艺变频软启动的要求。变频器仅作为电机软启装置时，需要根据负载空载或轻载时的阻力矩曲线、负载及电机的转动惯量等参数计算得出变频软启功率往往小于电动机功率。并且高压变频软启方案相较于水电组、固态软启等启动方式在技术上具备了不可比拟的优点：对机组和电网无冲击，可以在限流的同时获得更大的启动转矩；系统简单，维护方便，多台机组可共用一套变频软启装置，降低了投资成本；优异的控制性能易于实现自动化控制。
3.目前，大部分高压变频器厂家在变频器作为变频软启动时都会配置串联电抗器，以便在同步切换过程实现无扰切换，对变频器、电网和负载均无冲击影响。根据各厂家控制算法的差异，其配套电抗器的电抗率通常在1％～10％之间选择(一般情况下以5％为例)。电抗器根据电机容量选型，变频器带电机运行过程中，投入电抗器，电抗器分担电压不超过输出电压的5％，同时变频器采用高精度矢量控制，能够快速响应电流变化并抑制转，在投入电抗器过程中保持频率锁定，最大限度降低了电流变化程度，对电机影响极小。
4.但是，当需要单台变频器软启动两台及以上多台电动机、或者两台及以上多台变频器互为备用拖动两台及以上多台电机实现变频软启动方案，且负载电机功率差异较大时，由于负载及电动机启动电流差异性较大，需要根据各负载启动阻力矩曲线、负载及电机的转动惯量等参数计算各负载启动电流，并配置对应启动电流的电抗器，即需要配置多台电抗器，增加了变频软启系统控制的复杂性，且增加了一次性投资、使得使用及维护成本大幅上升。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种串联多抽头电抗器的变频软启控制电路。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
7.本实用新型一种串联多抽头电抗器的变频软启控制电路，包括第一变频软启装置1#vfd 和第二变频软启装置2#vfd，其中，
8.所述第一变频软启装置1#vfd连接有第一变频输出柜的抽出式真空断路器1qf1，
9.所述第二变频软启装置2#vfd连接有第二变频输出柜的抽出式真空断路器2qf1；
10.所述变频输出柜第一抽出式真空断路器1qf1和所述变频输出柜第一抽出式真空
断路器 2qf1均连接至电抗器l，其中，
11.所述电抗器l的第一抽头的三相接线端子x1、y1和z1与第一电机切换柜的抽出式真空断路器qf11连接，
12.所述电抗器l的第二抽头的三相接线端子x2、y2和z2与第二电机切换柜的抽出式真空断路器qf21连接，
13.所述电抗器l的第三抽头的三相接线端子x3、y3和z3与第三电机切换柜的抽出式真空断路器qf31连接。
14.作为本实用新型的一种优选技术方案，
15.所述第一变频软启装置1#vfd通过变频馈线柜第一抽出式真空断路器1qf连接母线，
16.所述第二变频软启装置2#vfd通过变频馈线柜第二抽出式真空断路器2qf连接母线。
17.作为本实用新型的一种优选技术方案，
18.所述第一变频输出柜的接线端子t11、t12和t13连接所述电抗器l的输入侧接线端子a、 b、c，
19.所述第二变频输出柜的接线端子t21、t22和t23连接所述电抗器l的所述输入侧接线端子a、b、c。
20.作为本实用新型的一种优选技术方案，
21.所述第一电机切换柜的抽出式真空断路器qf11与对应的第一异步电动机m1连接，
22.所述第二电机切换柜的抽出式真空断路器qf21与对应的第二异步电动机m2连接，
23.所述第三电机切换柜的抽出式真空断路器qf31与对应的第三异步电动机m3连接。
24.作为本实用新型的一种优选技术方案，
25.所述第一异步电动机m1通过第一电机馈线柜的抽出式真空断路器qf1与所述母线连接，
26.所述第二异步电动机m2通过第二电机馈线柜的抽出式真空断路器qf2与所述母线连接，
27.所述第三异步电动机m3通过第三电机馈线柜的抽出式真空断路器qf3与所述母线连接。
28.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述电抗器l为三抽头干式铁芯电抗器。
29.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述电抗器l的电抗率为5％。
30.作为本实用新型的一种优选技术方案，
31.所述第一变频软启装置1#vfd和所述第二变频软启装置2#vfd的额定容量包括 11400kva、额定电压包括10kv、额定电流包括660a。
32.本实用新型所达到的有益效果是：本实用新型的电路通过计算各电动机及负载启动参数得出相应的最大启动电流，再计算出电抗器电感值，即可将串联电抗器制作成多抽头方式替代使用多台串联电抗器，既能够实现变频器启动电机运行过程中最大限度降低了电流变化程度，实现了同步无扰切换，对变频器、电网和电机影响极小，又降低了变频软启系统的复杂性，并减少了用户的一次性投资、降低了使用以及维护的成本。
附图说明
33.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
34.图1是本实用新型的电路示意图之一；
35.图2是本实用新型的电路示意图之二。
具体实施方式
36.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
37.实施例
38.如图1-2所示，本实用新型提供一种串联多抽头电抗器的变频软启控制电路，包括第一变频软启装置1#vfd和第二变频软启装置2#vfd，其中，第一变频软启装置1#vfd连接有第一变频输出柜的抽出式真空断路器1qf1，第二变频软启装置2#vfd连接有第二变频输出柜的抽出式真空断路器2qf1，在本实施例中，第一变频软启装置1#vfd和第二变频软启装置2#vfd 互为备用；
39.电抗器l为三抽头干式铁芯电抗器，电抗器l的电抗率为5％。变频输出柜第一抽出式真空断路器1qf1和变频输出柜第一抽出式真空断路器2qf1均连接至电抗器l，其中，
40.电抗器l的第一抽头的三相接线端子x1、y1和z1与第一电机切换柜的抽出式真空断路器qf11连接，
41.电抗器l的第二抽头的三相接线端子x2、y2和z2与第二电机切换柜的抽出式真空断路器qf21连接，
42.电抗器l的第三抽头的三相接线端子x3、y3和z3与第三电机切换柜的抽出式真空断路器qf31连接。
43.本实施例中，电抗器l的第一抽头的额定电流为660a、额定电压为10kv、电感值为 1.39mh，对应第一异步电动机m1，第二抽头的额定电流为370a、额定电压为10kv、电感值为2.48mh，对应第二异步电动机m2，第三抽头的额定电流为120a、额定电压为10kv、电感值为7.66mh，对应第三异步电动机m3；第一异步电动机m1额定功率21500kw、额定电压10kv、额定电流1407a，第二异步电动机m2额定功率12000kw、额定电压10kv、额定电流784a，第三异步电动机m3额定功率3730kw、额定电压10kv、额定电流241a。
44.具体的，第一电机切换柜的抽出式真空断路器qf11与对应的第一异步电动机m1连接，第二电机切换柜的抽出式真空断路器qf21与对应的第二异步电动机m2连接，第三电机切换柜的抽出式真空断路器qf31与对应的第三异步电动机m3连接，第一变频软启装置1#vfd和第二变频软启装置2#vfd设置第一异步电动机m1、第二异步电动机m2和第三异步电动机m3 的参数，本实施例中第一异步电动机m1、第二异步电动机m2和第三异步电动机m3分别为 21500kw、12000kw和3730kw电机，通过分别判断三个输出开关即通过判断第一电机切换柜的抽出式真空断路器qf11、第二电机切换柜的抽出式真空断路器qf21第三电机切换柜的抽出式真空断路器qf31的状态来进行相应的参数选择。本实施例中，第一变频软启装置1#vfd 和第二变频软启装置2#vfd的额定容量包括11400kva、额定电压包括10kv、额定电流包括 660a。
45.第一变频软启装置1#vfd通过变频馈线柜第一抽出式真空断路器1qf连接母线，第二变频软启装置2#vfd通过变频馈线柜第二抽出式真空断路器2qf连接母线。第一异步电动机m1 通过第一电机馈线柜的抽出式真空断路器qf1与母线连接，第二异步电动机m2通过第二电机馈线柜的抽出式真空断路器qf2与母线连接，第三异步电动机m3通过第三电机馈线柜的抽出式真空断路器qf3与母线连接。本实施例中母线额定电压为10kv，第一变频软启装置 1#vfd、第二变频软启装置2#vfd、第一异步电动机m1、第二异步电动机m2和第三异步电动机m3共用该母线。
46.第一变频输出柜的接线端子t11、t12和t13连接电抗器l的输入侧接线端子a、b、c，第二变频输出柜的接线端子t21、t22和t23连接电抗器l的输入侧接线端子a、b、c，实现了第一变频软启装置1#vfd与第二变频软启装置2#vfd互为备用的效果(因为第一变频软启装置1#vfd通过第一变频输出柜的抽出式真空断路器1qf1连接电抗器l、第二变频软启装置2#vfd通过第二变频输出柜的抽出式真空断路器2qf1连接电抗器l)。
47.具体的，以第一变频软启装置1#vfd为例，合闸变频馈线柜第一抽出式真空断路器1qf、第一变频软启装置1#vfd进行充电，充电并完成自检后第一变频软启装置1#vfd发出“就绪”信号，合开关第一变频输出柜的抽出式真空断路器1qf1和输出开关第一电机切换柜的抽出式真空断路器qf11，当第一变频软启装置1#vfd接受到“启动”指令后开始按照设定的参数进行加速，在空载状态下将电机(第一变频软启装置1#vfd对应的电机为第一异步电动机m1)拖动至50hz，此时第一变频软启装置1#vfd自动检测电网侧和电机的电压，当压差和频差满足阈值要求时(通常程序默认允许的压差和频差阈值为
±
2％左右)，第一变频软启装置1#vfd进入相位捕捉阶段，在两侧电源相位差最小时发出指令合上电机的馈线开关(即第一电机馈线柜的抽出式真空断路器qf1)、当相位差超过
±
150时程序默认闭锁合闸脉冲，随后停止第一变频软启装置1#vfd并发出指令跳开输出开关(即第一电机切换柜的抽出式真空断路器qf11)，完成整个启动过程，第二变频软启装置2#vfd过程类似，既能够实现变频器启动电机运行过程中最大限度降低了电流变化程度，实现了同步无扰切换，对变频器、电网和电机影响极小，又降低了变频软启系统的复杂性，并减少了用户的一次性投资、降低了使用以及维护的成本。
48.图1为一次单线原理示意图，图2为电抗器l输入侧及输出侧的接线示意图；
49.本实施例中，
50.第一抽出式真空断路器1qf的参数为1250a/31.5ka，
51.第二抽出式真空断路器2qf的参数为1250a/31.5ka，
52.第一电机馈线柜的抽出式真空断路器qf1的参数为1600a/31.5ka，
53.第二电机馈线柜的抽出式真空断路器qf1的参数为1250a/31.5ka，
54.第三电机馈线柜的抽出式真空断路器qf1的参数为1250a/31.5ka，
55.第一变频输出柜的抽出式真空断路器1qf1的参数为1250a/31.5ka，
56.第二变频输出柜的抽出式真空断路器2qf1的参数为1250a/31.5ka，
57.第一电机切换柜的抽出式真空断路器qf11的参数为1250a/31.5ka，
58.第二电机切换柜的抽出式真空断路器qf21的参数为1250a/31.5ka，
59.第三电机切换柜的抽出式真空断路器qf31的参数为1250a/31.5ka。
60.本实用新型的电路通过计算各电动机及负载启动参数得出相应的最大启动电流，
再计算出电抗器电感值，即可将串联电抗器制作成多抽头方式替代使用多台串联电抗器，既能够实现变频器启动电机运行过程中最大限度降低了电流变化程度，实现了同步无扰切换，对变频器、电网和电机影响极小，又降低了变频软启系统的复杂性，并减少了用户的一次性投资、降低了使用以及维护的成本。
61.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。