1.本发明涉及电机启动技术范畴，涉及一种采用变频和降压软启动控制多台大型电机的系统。
背景技术：2.由于电机启动电流为额定电流的4-7倍，若是大功率电机直接启动时，电网马上就出现降压情况，很有可能导致其他设备停机，因此，为了保护供电系统不受到启动电流峰值的冲击，大功率电机都需要降压启动，从而达到以牺牲启动转矩为代价来换取降低启动电流，保护供电系统稳定的目的。但是，如果电机启动电流较小，则有可能使得电机的拖动转矩克服不了负载的阻转矩，不能够启动负载。采用变频器进行降频启动可有效地解决上述问题，但是由于变频器特别是高压变频器受器件因素采用多单元串联结构，其电子器件繁多故障率高。其次，变频启动完成后切换工频时由于变频输出相位角与电网相位角的偏差往往会出现不同程度的冲击现象。
技术实现要素：3.本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供采用变频和降压软启动控制多台大型电机的系统，采用变频器降频启动，启动完成后在同期点切换到电网，变频器退出准备为下一台电机的启动为主用；降压启动作为备用，降压启动过程中投入电容器补偿电机启动所需无功功率，根据启动过程中无功功率的变化逐级退出电容器组，本系统可用于多台电机的分级启动，解决了变频启动后并网问题及降压启动电流大的问题，同时提高了设备可靠率及投资造价问题。
4.本发明一种采用变频和降压软启动控制多台大型电机的系统，由降压器1，电容器组2和变频器3组成，所述降压器1的输入端经软启输入断路器qf1连接系统母线6，降压器1的输出端连接启动负荷监测装置ct2，然后经启动补偿断路器qf4连接电容器组2，并经软启输出断路器qf5连接启动母线7；变频器3的输入端经变频断路器qf3连接系统母线6，输出端经变频输出断路器qf6连接启动母线7；启动母线7分别经1#启动断路器qf11至n#启动断路器qfn1连接1#电机51至n#电机5n；1#电机51至n#电机5n还分别经1#运行断路器qf12至n#运行断路器qfn2经运行负荷监测装置ct1连接系统母线6；所述电容器组2还经过运行补偿断路器qf2连接系统母线6；所述降压器1的尾端抽头连接有载调压器4；所述电容器组2分为4组，按照系统设计所需最大补偿容量进行不等容量分组，每组分别经1#过零开关k1至4#过零开关k4与补偿母线连接。
附图说明
5.图1为本发明申请公开的单线原理图。
6.图中：1.降压器，2.电容器组，3.变频器，4.有载调压器，51.1#电机，5n.n#电机，6.
系统母线，7.启动母线，qf1.软启输入断路器，qf2.运行补偿断路器，qf3.变频断路器，qf4.启动补偿断路器，qf5.软启输出断路器，qf6.变频输出断路器，qf11.1#启动断路器，qfn1.n#启动断路器，k1.1#过零开关，k2.2#过零开关，k3.3#过零开关，k4.4#过零开关，c1.1#电容器组，c2.2#电容器组，c3.3#电容器组，c4.4#电容器组，ct1.运行负荷监测装置，ct2启动负荷监测装置。
具体实施方式
7.下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
8.本发明一种采用变频和降压软启动控制多台大型电机的系统，由降压器1，电容器组2和变频器3组成，所述降压器1的输入端经软启输入断路器qf1连接系统母线6，降压器1的输出端连接启动负荷监测装置ct2，然后经启动补偿断路器qf4连接电容器组2，并经软启输出断路器qf5连接启动母线7；变频器3的输入端经变频断路器qf3连接系统母线6，输出端经变频输出断路器qf6连接启动母线7；启动母线7分别经1#启动断路器qf11至n#启动断路器qfn1连接1#电机51至n#电机5n；1#电机51至n#电机5n还分别经1#运行断路器qf12至n#运行断路器qfn2经运行负荷监测装置ct1连接系统母线6；所述电容器组2还经过运行补偿断路器qf2连接系统母线6；所述降压器1的尾端抽头连接有载调压器4；所述电容器组2由经1#过零开关k1连接补偿母线的1#电容器组c1、经2#过零开关k2连接补偿母线的2#电容器组c2、经3#过零开关k3连接补偿母线的3#电容器组c3、经4#过零开关k4连接补偿母线的4#电容器组c4，所述1#电容器组c1容量为按照系统设计所需最大补偿容量的40%，所述2#电容器组c2容量为按照系统设计所需最大补偿容量的30%、所述3#电容器组c3容量为按照系统设计所需最大补偿容量的20%、所述4#电容器组c4容量为按照系统设计所需最大补偿容量的10%；该电容器组容量不等量分配的目的是便于精准调控补偿容量，并不以此限定本发明申请保护范围。
9.所述1#过零开关k1、2#过零开关k2、3#过零开关k3、4#过零开关k4分别由高精度电压比较器、控制板和非同期电磁开关组成，所述高精度电压比较器经电压采样器连接补偿母线，高精度电压比较器输出的过零信号连接控制板，控制板通过控制线连接非同期电磁开关，所述非同期电磁开关的三相触点闭合时间分别相差5ms，且动作先后顺序与补偿母线相序一致；过零开关组装完成后以及更换器件后，先进行不低于一次的分合闸动作时间实验，控制板记录非同期电磁开关动作时间，并将从电压采样到非同期电磁开关动作完成时间固定在控制板存储器内作为固有动作时间；当控制板接收到系统发出的分（合）控制信号后通过电压比较器捕获过零信号，捕获到过零信号后进行延时后向非同期电磁开关发出分（合）指令，其延时时间加上固有动作时间等于10ms的倍数；所述非同期电磁开关后动作触点与电压采样器采样点为同相。
10.采用变频启动电机时，软启输入断路器qf1、启动补偿断路器qf4、软启输出断路器qf5以及相应被启动电机运行断路器处于分闸状态，合变频断路器qf3、变频断输出路器qf6及相应被启动电机启动断路器，变频器3接收到启动信号从低频逐渐启动，当被启动电机达到额定转速后，检测、比较电网端频率与电机端频率、以及电网端的电压相位与电机端的电压相位，根据比较结果，调整变频器输出频率、电压相位，使电机端电压和电网端电压的相
位差在0.3
°
的范围内时合被启动电机运行断路器，变频器3退出运行，分变频断路器qf3、变频断输出路器qf6及相应被启动电机启动断路器，完成本次电机启动。
11.采用降压软启动电机时，变频断路器qf3、变频断输出路器qf6及相应被启动电机运行断路器处于分闸状态，退出电容器组2后分运行补偿断路器qf2，将有载调压器4调整到低档，闭合软启输入断路器qf1、启动补偿断路器qf4、软启输出断路器qf5，接收到电机启动信号后，闭合相应被启动电机启动断路器，电容器组2依据启动负荷监测装置ct2监测到的功率因数情况通过闭合过零开关投入相应容量的电容器组；有载调压器4根据启动负荷监测装置ct2监测到的启动电流下降情况逐渐提升档位，电容器组2依据启动负荷监测装置ct2监测到的功率因数情况通过逐步分级断开过零开关退出相应容量的电容器组；当被启动电机启动电流达到额定电流以下时，检测、比较电网端的电压与电机端的电压，当电压差在10%的范围内时合相应被启动电机运行断路器，退出电容器组2后断开被启动电机启动断路器，分软启输入断路器qf1、启动补偿断路器qf4、软启输出断路器qf5，将有载调压器4调回到低档完成本次电机启动。
12.待启动电机按要求启动完成，系统进入正常运行后，将运行补偿断路器qf2合闸，电容器组2依据运行负荷监测装置ct1监测到的功率因数信号投切相应容量的电容器组，作为系统无功补偿。
13.本发明一种采用变频和降压软启动控制多台大型电机的系统，所述系统母线6、运行负荷监测装置ct1及保护定值按照所有被控制电机的总负荷容量配置，1#运行断路器qf12至n#运行断路器qfn2及其运行保护定值按照实际所控制电机容量配置，其余器件按照所有被控制电机的单台最大容量配置，每台电机的启动保护定值根据其容量情况分别预先设置在后台中，并根据欲启动电机编号在该电机启动前随时下载到保护装置中，对当前启动电机设备进行保护。
14.所述软启输入断路器qf1与变频断路器qf3相互闭锁，运行补偿断路器qf2与启动补偿断路器qf4相互闭锁，软启输出断路器qf5与变频断输出路器qf6相互闭锁。
技术特征：1.一种采用变频和降压软启动控制多台大型电机的系统，由降压器（1），电容器组（2）和变频器（3）组成，其特征在于：所述降压器（1）的输入端经软启输入断路器（qf1）连接系统母线（6），降压器（1）的输出端连接启动负荷监测装置（ct2），然后经启动补偿断路器（qf4）连接电容器组（2），并经软启输出断路器（qf5）连接启动母线（7）；变频器（3）的输入端经变频断路器（qf3）连接系统母线（6），输出端经变频输出断路器（qf6）连接启动母线（7）；启动母线（7）分别经1#启动断路器（qf11）至n#启动断路器（qfn1）连接1#电机（51）至n#电机（5n）；1#电机（51）至n#电机（5n）还分别经1#运行断路器（qf12）至n#运行断路器（qfn2）经运行负荷监测装置（ct1）连接系统母线（6）；所述电容器组（2）还经过运行补偿断路器（qf2）连接系统母线（6）；所述降压器（1）的尾端抽头连接有载调压器（4）；所述电容器组（2）分为4组，按照系统设计所需最大补偿容量进行不等容量分组，每组分别经1#过零开关（k1）至4#过零开关（k4）与补偿母线连接。2.根据权利要求1所述的一种采用变频和降压软启动控制多台大型电机的系统，其特征在于：所述1#过零开关（k1）至4#过零开关（k4）分别由高精度电压比较器、控制板和非同期电磁开关组成，所述高精度电压比较器经电压采样器连接补偿母线，高精度电压比较器输出的过零信号连接控制板，控制板通过控制线连接非同期电磁开关，所述非同期电磁开关的三相触点闭合时间分别相差5ms，且动作先后顺序与补偿母线相序一致；过零开关组装完成后以及更换器件后，先进行不低于一次的分合闸动作时间实验，控制板记录非同期电磁开关动作时间，并将从电压采样到非同期电磁开关动作完成时间固定在控制板存储器内作为固有动作时间；当控制板接收到系统发出的分（合）控制信号后通过电压比较器捕获过零信号，捕获到过零信号后进行延时后向非同期电磁开关发出分（合）指令，其延时时间加上固有动作时间等于10ms的倍数；所述非同期电磁开关后动作触点与电压采样器采样点为同相。3.根据权利要求1所述的一种采用变频和降压软启动控制多台大型电机的系统，其特征在于：采用变频启动电机时，软启输入断路器（qf1）、启动补偿断路器（qf4）、软启输出断路器（qf5）以及相应被启动电机运行断路器处于分闸状态，合变频断路器（qf3）、变频断输出路器（qf6）及相应被启动电机启动断路器，变频器（3）接收到启动信号从低频逐渐启动，当被启动电机达到额定转速后，检测、比较电网端频率与电机端频率、以及电网端的电压相位与电机端的电压相位，根据比较结果，调整变频器输出频率、电压相位，使电机端电压和电网端电压的相位差在0.3
°
的范围内时合被启动电机运行断路器，变频器（3）退出运行，分变频断路器（qf3）、变频断输出路器（qf6）及相应被启动电机启动断路器，完成本次电机启动。4.根据权利要求1所述的一种采用变频和降压软启动控制多台大型电机的系统，其特征在于：采用降压软启动电机时，变频断路器（qf3）、变频断输出路器（qf6）及相应被启动电机运行断路器处于分闸状态，退出电容器组（2）后分运行补偿断路器（qf2），将有载调压器（4）调整到低档位，闭合软启输入断路器（qf1）、启动补偿断路器（qf4）、软启输出断路器（qf5），接收到电机启动信号后，闭合相应被启动电机启动断路器，电容器组（2）依据启动负荷监测装置（ct2）监测到的功率因数情况通过闭合过零开关投入相应容量的电容器组；有载调压器（4）根据启动负荷监测装置（ct2）监测到的启动电流下降情况逐渐提升档位，电容
器组（2）依据启动负荷监测装置（ct2）监测到的功率因数情况通过逐步分级断开过零开关退出相应容量的电容器组；当被启动电机启动电流达到额定电流以下时，检测、比较电网端的电压与电机端的电压，当电压差在10%的范围内时合相应被启动电机运行断路器，退出电容器组（2）后断开被启动电机启动断路器，分软启输入断路器（qf1）、启动补偿断路器（qf4）、软启输出断路器（qf5），将有载调压器（4）调回到低档完成本次电机启动。5.根据权利要求1所述的一种采用变频和降压软启动控制多台大型电机的系统，其特征在于：待启动电机按要求启动完成，系统进入正常运行后，将运行补偿断路器（qf2）合闸，电容器组（2）依据运行负荷监测装置（ct1）监测到的功率因数信号投切相应容量的电容器组，作为系统无功补偿。6.根据权利要求1所述的一种采用变频和降压软启动控制多台大型电机的系统，其特征在于：所述系统母线（6）、运行负荷监测装置（ct1）及保护定值按照所有被控制电机的总负荷容量配置，1#运行断路器（qf12）至n#运行断路器（qfn2）及其运行保护定值按照实际所控制电机容量配置，其余器件按照所有被控制电机的单台最大容量配置，每台电机的启动保护定值根据其容量情况分别预先设置在后台中，并根据欲启动电机编号在该电机启动前随时下载到保护装置中，对当前启动电机设备进行保护。7.根据权利要求1所述的一种采用变频和降压软启动控制多台大型电机的系统，其特征在于：所述软启输入断路器（qf1）与变频断路器（qf3）相互闭锁，运行补偿断路器（qf2）与启动补偿断路器（qf4）相互闭锁，软启输出断路器（qf5）与变频断输出路器（qf6）相互闭锁。
技术总结本发明申请公开了一种采用变频和降压软启动控制多台大型电机的系统，由降压器1，电容器组2和变频器3组成，采用变频器降频启动，启动完成后在同期点切换到电网，变频器退出准备为下一台电机的启动为主用；降压启动作为备用，降压启动过程中投入电容器补偿电机启动所需无功功率，根据启动过程中无功功率的变化逐级退出电容器组，本系统可用于多台电机的分级启动，解决了变频启动后并网问题及降压启动电流大的问题，提高系统功率因数，同时提高了设备可靠率降低投资造价问题。备可靠率降低投资造价问题。备可靠率降低投资造价问题。
技术研发人员：许征鹏 许全堂 王超 朱于光 白富来
受保护的技术使用者：魏云
技术研发日：2022.04.29
技术公布日：2022/11/1
