高压大功率电动机软起动限流补偿与谐波滤波一体化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是一种高压大功率电动机软起动限流补偿与谐波滤波一体化装置，该装置由自耦磁控限流软起动子系统、无功补偿子系统和谐波滤波子系统组成，它们的输入端经电压电流传感器（３）和高压断路器（２）与电网（1）相连，无功补偿子系统和谐波滤波子系统的输出端接地，自耦磁控限流软起动子系统的输出端分别与高压大功率电动机（8）的定子相连。本实用新型专利技术集“降压限流软起动、无功补偿和谐波滤波”功能为一体，能满足高压大功率电动机起动过程中的电流和无功特性要求，在整体上能够更好地提高高压大功率电机的起动性能，节能降耗，保持电网电压稳定，便于工程实现，性价比高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电动机软起动与电力系统谐波滤波领域，尤其是涉及到一种高压大功率电动机软起动限流补偿与谐波滤波一体化装置。
技术介绍
高压大功率电动机(电压在6kV以上，功率在几万千瓦以上)广泛应用于冶金、建材、石化、煤矿、水利等行业领域，是其领域中风机、轧机、窑磨、煤磨、矿井提升、水泵等大型设备拖动的原动机，其用电量占到工业用电量的70%左右，是全国用电量的一半。随着国民经济的发展升级、行业的兼并重组、淘汰落后产能，生产规模日益扩大，各行业领域使用的高压大功率电动机从几百千瓦到几万千瓦容量越来越大。高压大功率电动机制造工艺与技术复杂、维修困难、价格昂贵，是相关行业的关键核心设备]。高压大功率电动机直接起动时产生的超大电流(5-7倍以上电动机额定电流)对电网、电动机及拖动设备危害巨大，可造成继电保护误动作、自动控制失灵等故障。使用软起动装置，可以避免电动机直接起动所造成的危害性及影响，电动机软起动装置工作时间虽短，但作用非常重要、不可或缺。从节能的角度，使用软起动装置有事半功倍的效果。针对高压大功率电动机直接起动所带来的危害，国内外学者及工程技术人员开展了大量的电动机软起动理论与方法研究。目前，高压电动机起动方法主要有降压起动、调压软起动和变频软起动，变频软起动性能好，但产品主要靠进口，技术复杂；降压起动包括电动机定子绕组串电抗器起动、自耦变压器起动、星形-三角形换接起动等；调压软起动包括电机定子绕组串液态电阻软起动、晶闸管调压软起动、磁饱和电抗器降压软起动等。以上软起动方法，可解决一般高压中小功率电动机的起动问题。对于实现高压大功率电动机的软起动，以上方法明显不足。例如在空载、轻载及重载多任务条件下，高压大功率电动机的限流、电动机起动过程中的无功补偿及谐波抑制等问题，上述方法难以解决。实现高压大功率电动机的软起动，需要解决以下问题:(I)限制高压大功率电动机软起动过程中的起动电流，满足多任务负载的机械特性要求，避免对电网产生大的冲击、电动机及其拖动设备的损坏。(2)提高高压大功率电机软起动过程中的功率因数，节能降耗，保持电网电压稳定;(3)抑制高压大功率电机运行过程中的谐波电流，避免对电网及相关设备造成污染与危害。本申请者先前专利技术了“一种电机的软起动装置(ZL200620096602.2)”、“基于可变电抗的无功补偿软起动装置ZL201020253241.9)”等。其中，专利“一种电机的软起动装置”，属高漏抗变压器(可变电抗器)结构的磁控可变电抗器式软起动装置，该装置将磁控可变电抗器的一次绕组串接在电机主回路中，通过晶闸管控制磁控可变电抗器二次绕组的阻抗，来调节磁控可变电抗器一次线圈的阻抗，从而调节磁控可变电抗器一次线圈的分压，达到调节电机的起动电流的目的。这种方案通过低压控制高压，不受晶闸管耐压能力和电流大小的限制，增加了软起动装置的适用范围，降低了成本；专利“基于可变电抗的无功补偿软起动装置”，针对电机在软起动过程中功率因数低，无功需求大的特点，解决了磁控调压软起动的无功补偿。这些专利仅提供了起动限流与无功补偿功能。当电机起动结束后，成本最高的磁控调压部分完全被切除，造成了资源的极大浪费。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是:针对上述问题，提供一种高压大功率电机软起动限流补偿与谐波一体化装置，以实现高压大功率电动机的平稳起动、就地无功补偿和谐波治理。本技术解决其技术问题采用的技术方案是:由自耦磁控限流软起动子系统、无功补偿子系统和谐波滤波子系统组成，它们的输入端经电压电流传感器和高压断路器与电网相连，无功补偿子系统和谐波滤波子系统的输出端接地，自耦磁控限流软起动子系统的输出端分别与高压大功率电动机的定子相连。所述自耦磁控限流子系统由高压断路器、电压电流传感器、自耦变压器、磁控电抗器、阻抗变换器、多模式控制器和高压接触器IKMf高压接触器1KM5组成；高压断路器的一端与电网相连，另一端经电压电流传感器与高压接触器IKMl和高压接触器1KM5相连；高压接触器IKMl的另一端与自耦变压器和磁控电抗器的一次绕组相连，自耦变压器的另一端与高压接触器1KM2相连，高压接触器1KM2的另一端接地；磁控电抗器的一次绕组的另一端与高压接触器1KM3相连，高压接触器1KM3的另一端与高压接触器1KM5的一端相连后与高压大功率电动机的定子相连；磁控电抗器的二次绕组的一端经高压接触器1KM4与阻抗变换器相连，磁控电抗器的二次绕组的另一端与阻抗变换器的一端相连。所述无功功率补偿子系统由电容器组C和η个高压接触器组成，η为自然数；高压断路器的一端与电网相连，另一端经电压电流传感器与高压接触器2ΚΜ0的一端相连，高压接触器2ΚΜ0的另一端与高压接触器2ΚΜ1、高压接触器2ΚΜ2…高压接触器2ΚΜη的一端相连；高压接触器2ΚΜ1、高压接触器2ΚΜ2…高压接触器2ΚΜη的另一端分别与补偿电容器Cl、补偿电容器C2…补偿电容器Cn相连,而补偿电容器Cl、补偿电容器C2…、补偿电容器Cn的另一端与地相连。所述谐波滤波子系统由磁控电抗器、高压接触器1ΚΜ4、阻抗变换器、多模式控制器、高压接触器3ΚΜ、高压接触器2ΚΜ1-高压接触器2ΚΜ η和电容器组C组成；高压断路器的一端与电网相连，另一端经电压电流传感器与高压接触器IKMl的一端相连；高压接触器IKMl的另一端与磁控电抗器的一次绕组的一端相连，该一次绕组的另一端相连与高压接触器3ΚΜ相连；高压接触器3ΚΜ的另一端与高压接触器2ΚΜ1-高压接触器2ΚΜ η相连，高压接触器2ΚΜ1-高压接触器2ΚΜ η的另一端分别与补偿电容器Cl、补偿电容器C2…补偿电容器Cn相连，而补偿电容器Cl、补偿电容器C2…、补偿电容器Cn的另一端与地相连；磁控电抗器的二次绕组的一端经高压接触器1ΚΜ4与阻抗变换器相连，磁控电抗器二次绕组的另一端与阻抗变换器的一端相连。本技术与现有技术相比具有如下优点:能同时实现“降压调压限流软起动、无功补偿和谐波滤波”功能功能，满足高压大功率电动机起动过程中的电流和无功特性要求，在整体上能够更好地提高高压大功率电动机的起动性能，节能降耗，保持电网电压稳定，便于工程实现，性价比高。具体如下:(I)采用自耦降压与磁控调压软起动，并进行起动过程中无功功率补偿，使用电压斜坡与电流限制相结合技术，以使起动电流限制在额定电流的2倍，电网压降低于5%。满足多任务负载的机械特性要求，避免对电网产生大的冲击、电动机及其拖动设备的损坏；节能降耗，保持电网电压稳定。(2)本技术提供的谐波滤波子系统，通过改变磁控电抗器的一次绕组的电感值，从此实现滤波器参数可以根据系统参数的变化而实时改变，使得滤波器时刻保持谐振，始终保持良好的滤波效果。同时，降低谐波对电气设备(变压器、电力电缆、电动机、控制系统或通信系统等)的危害，并且提高电气设备在电网中运行的效率和使用寿命。(3)电容器组C和磁控电抗器具有“双重”特性，在高压大功率电动机软起动时具有无功补偿和限流软起动功能，软起动结束处于运行后，电容器组C和磁控电抗器的一次绕组串联后，与电网并联，实现谐波滤波。提高电容器组C和磁控电抗器的使用效率，其性价比高。(4)采用多模式控制器(工业可编程控制器)，其软件实现起动过程动态区间划本文档来自技高网...

【技术保护点】
高压大功率电动机软起动限流补偿与谐波滤波一体化装置，其特征在于该装置由自耦磁控限流软起动子系统、无功补偿子系统和谐波滤波子系统组成，它们的输入端经电压电流传感器（３）和高压断路器（２）与电网（1）相连，无功补偿子系统和谐波滤波子系统的输出端接地，自耦磁控限流软起动子系统的输出端分别与高压大功率电动机（8）的定子相连。

【技术特征摘要】
1.高压大功率电动机软起动限流补偿与谐波滤波一体化装置，其特征在于该装置由自耦磁控限流软起动子系统、无功补偿子系统和谐波滤波子系统组成，它们的输入端经电压电流传感器(3 )和高压断路器(2 )与电网(I)相连，无功补偿子系统和谐波滤波子系统的输出端接地，自耦磁控限流软起动子系统的输出端分别与高压大功率电动机(8)的定子相连。2.根据权利要求1所述的高压大功率电动机软起动限流补偿与谐波滤波一体化装置，其特征在于:所述自耦磁控限流子系统由高压断路器(2)、电压电流传感器(3)，自耦变压器(4)、磁控电抗器(5)、阻抗变换器(6)、多模式控制器(7)和高压接触器IKMf高压接触器1KM5组成；高压断路器(2 )的一端与电网(I )相连，另一端经电压电流传感器(3 )与高压接触器IKMl和高压接触器1KM5相连；高压接触器IKMl的另一端与自耦变压器(4)和磁控电抗器(5)的一次绕组相连，自耦变压器(4)的另一端与高压接触器1KM2相连，高压接触器1KM2的另一端接地；磁控电抗器(5)的一次绕组的另一端与高压接触器1KM3相连，高压接触器1KM3的另一端与高压接触器1KM5的一端相连后与高压大功率电动机(8)的定子相连；磁控电抗器(5)的二次绕组的一端经高压接触器1KM4与阻抗变换器(6)相连，磁控电抗器(5)的二次绕 组的另一端与阻抗变换器(6)的一端相连。3.根据权利要求1所述的高压大功率电动机软起动限流补偿与谐波滤波一体化装置，其特征在于:所述无功功率补偿子系统由电容器组C...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁佑新，王一飞，陈静，常雨芳，肖纯，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：实用新型
国别省市：