2问题的提出2.1低压大功率电机起动九江石化总厂因装置扩容的需要，在八罐区增设两台220kW鼠笼式三相异步电动机，型号为YB-355M1-2W，额定电流385.5A.八罐区变电所变压器容量800kVA，二次额定电流1155A，日常负荷约1000A，电动机直接起动时起动电流达到7I e，时间约7s，致使变压器过负荷保护动作，一次少油断路器跳闸，造成其他正常运行的机组停机、装置停产，经济效益受到严重损失，因此必须对电动机起动方式进行改造，才能满足生产要求。
2.2高压电机起动频繁九江分公司化肥厂动力排粉风机电机为三相鼠笼异步电动机，功率为460kW，额定电压6kV，采用全压直接起动。自1996年投产以来，运行过程中多次出现电机转子鼠笼断条现象，断裂处全部为转子鼠笼条与转子端环焊接部分，电气技术人员对排粉风机电机的多次重复故障进行了有益的探讨，认为主要有几方面的原因：（1）电机起动时，起动电流为额定电流的7倍左右，起动时间为15s，起动电机时产生的巨大的冲击力、及转子鼠笼电流热效应是造成鼠笼断条的主要原因。
（2）电机起动太频繁，有时一天起动5～6次。
（3）电机本身存在缺陷，转子鼠笼条与转子端环焊接部分为垂直平面焊接，焊接面不够。
为解决这一难题，我们首先解决了电机起动频繁问题，要求工艺操作人员优化操作，尽量减少电机起动次数，由一天5～6次减少到一天1～2次；其次对电机转子进行改造，解决转子鼠笼条与转子端环焊接问题，改垂直平面焊接为转子鼠笼条与转子端环镶嵌埋焊，增加焊接面积。考虑到排粉风机电机起动较频繁，起动电流大，起动时间长，每次起动电机绕组及铁心发热严重、震动很大，容易加速电机的老化，以及起动过程中由于转子鼠笼的电流热效应容易造成鼠笼断条等因素，我们对排粉风机电机起动方式进行了改进。
3起动方式的选择3.1传统起动器目前，我国大部分电动机降压起动通常采用Y/△控制起动、串电抗器降压起动和自耦变压器降压起动等几种方式。这些传统的起动器价格低廉，通过降低电动机的起动电压来减少起动电流，起动方式采用分步跳跃上升的恒压起动，起动过程中存在二次冲击电流和冲击转矩，而且控制回路复杂，电动机冲击电流大、冲击转矩大、冲击力矩大、效益低。Y/起动方式的原理是将电动机在起动时接成Y形，以降低电动机端电压，起动完成后通过切换使电动机运行于形接法。这种起动方式要求电动机有6个引出线，控制回路所需电器元件较多，线路复杂且故障率高，而且起动转矩损失严重（仅为形接法的1/3），所以只适用于空载和轻载的场合，可满足中小容量无特殊要求的空载或轻载起动控制。串电抗器降压起动和自耦变压器降压起动对电力系统影响较大，母线压降大，功率因数低，在电网电压较低时，电机输出力矩无法克服风机逐步升高的阻力矩，因而无法使电机起动到全速，电机长时间的大电流爬行，会造成电机、电抗器、自耦变压器烧毁或开关跳闸，不适宜在大型电机起动中使用。
3.2晶闸管调压软起动器晶闸管调压软起动器又称为智能马达控制器（SMC），它是微处理器和大功率晶闸管相结合的新技术，用微处理器控制晶闸管的导通角，从而改变晶闸管的输出电压。通过程序控制晶闸管导通角的变化规律，控制晶闸管输出的变化规律，使电动机的起动/停止满足工艺的要求。它既能改变电动机的起动特性，保护拖动系统，更能保证电动机可靠起动，又能降低起动冲击，而且配有计算机通讯接口实现智能控制。
3.3变频调速软起动器采用变频器控制的电动机具有良好的动态静态性能，在低速时也可以任意调节电动机转矩，起动转矩可达150%的额定转矩，它可以恒转矩起动电动机，起动电流可限制在150%的额定电流以内，在低速时也可以任意调节电动机转矩，可满足有特殊要求的电动机控制。目前国际上采用的高压变频方案主要有高―低―高变频调速系统及直接高压变频调速系统，两种方案的投资都比较大，技术较复杂，对不需要调速的大型动力设备来说，仅仅为了起动而投资，太不经济。
3.4高压热变电阻起动系统热变电阻是一种电解质的水容液，电解质溶入水后，发生电离，形成自由可游动的阴、阳离子，这些阴、阳离子在电场的作用下，作为载流子定向移动形成电流，在外加电场强度恒定的情况下，电流的强弱取决于载流子（阴、阳离子）的多少。电解质在水中的电离是比较复杂的，离子存在的形式也多种多样，有单个阴、阳离子存在，也有多个阴、阳离子与水分子等吸附在一起形成离子团。离子团的存在是影响电解液导电的一个重要因素。离子团的存在受温度的影响，当温度逐步升高时，离子团破裂，释放出单体自由离子和小离子团，液体导电能力增强，电阻率逐步降低，呈现明显的负温度特性。当温度达到一定值时，离子团完全变成自由离子，电解质完全电离，此时液体电阻率降到最低。在一定温度范围内，电解质溶液的这一变化是可逆的，即当温度逐步降低，自由离子逐步相互吸附成团，则液体电阻率逐步升高。
高压热变电阻起动系统是将高压热变电阻器串入电动机的三相定子回路中，当电动机起动时，电机的定子电流流过热变电阻器从而使电阻体发热，温度逐步升高，电阻逐步降低，在电动机起动电流基本恒定的情况下，电动机端电压逐步升高，从而使电动机起动转矩逐步增大，实现电动机的平滑起动。待起动完毕，主机运行柜投入运行，在预定时间内起动柜自动、无级退出，主机柜正常运行，整个运行过程由PLC控制完成。高压热变电阻起动系统有以下显著特性：（1）起动电流恒定，一般在23倍额定电流。
（2）对母线电压影响明显减小。
高压热变电阻起动系统将高压热变电阻器串入电动机的三相定子回路中，有效限制了电机起动时定子的端电压，从而降低了电机起动时转子的电动势、转子电流及转子感抗，使电机起动时起动转矩不至于过大；而高压热变电阻器的恒电流起动特性，可使起动回路功率因数保持在0.7以上，电机有合适的起动转矩，保证电机能顺利起动。
将高压热变电阻器串入电动机的三相定子回路中起动，电网压降小，一般可使电网压降在5%以内，起动回路功率因数在0.7以上，从而使电机起动时，对母线电压影响明显减小。
（3）泵类机械而言，加速转矩接近恒定。由于电阻器的热效应使电机转矩输出逐步增大，使之与机械阻转矩保持近似恒定的差值，从而使电机起动过程无机械冲击，且为近似恒加速起动，电机起动平稳、无冲击、无啸叫。
（4）无电磁污染。热变电阻起动器是一种随电流发热而平滑变化的纯电阻器，在电机起动过程中既无冲击闪变造成的高次谐波，也无整流造成的高次谐波，不会对电网造成任何污染，并且可使起动回路功率因数保持在0.7以上，最大程度的降低了电机起动对电网的影响。
（5）起动装置简单可靠，免维护。
4方案的确定
4.1低压大功率电机起动解决方案经过充分调研和论证，并考虑到日后八罐区改造，自动化水平提高的要求，我们选用了美国A-B智能马达控制器，该类产品提供四种起动方式：①限流起动，限制电动机的起动电流，但损失起动转矩，主要应用于轻载起动的负荷。②软起动，在起动时间内电压从初始值开始线形上升，把传统的降压起动对电压的调节从有级变成了无级，但其初始转矩小，起动时间长，主要应用于重载起动。③突跳加软起动，在软起动的基础上的起动初期提供一个附加转矩以克服负载的静摩擦，然后转矩平滑上升，大大缩短起动时间，但突跳会向电网发送尖脉冲，干扰其他负荷。④泵控制，可在没有反馈设备的条件下，根据负载特性检测电动机起动参数，向电动机提供加速/减速的控制，并自动调节输出转矩，最大限度的减小机械冲击。
泵控制的原理是把典型的泵特性曲线存入存储器作为基准，当电动机加速时，从电动机线电压、线电流的反馈，不断调节输出电压，并连续修改电动机的基本特性，使加速转矩接近恒定。由于没有突然的转矩变化，因此确保了电动机平滑的加速，对机械设备的冲击最小。
从以上电动机速度―转矩特性曲线中可以看出：泵控制是泵类负荷最理想的起动方式。
（1）改造后电动机的接线方式（2）软起动器参数设定：选用泵起动方式，起动时间10s，泵停止时间0，初始转矩80%，突跳起动时间1.8s.
（3）使用效果：电动机起动电流一般控制在34倍，未再引发变压器过负荷跳闸事故；电动机加速平衡，对机械设备的冲击大大降低。SMC特有完备的保护功能，如过载、堵转/失速、欠压、过压、电压不平衡等，基本做到免日常维护。
4.2高压电机频繁起动解决方案考虑到排粉风机电机起动较频繁，起动电流大，起动时间长，容易造成鼠笼断条等因素，对比几种高压软起动器得特性，我们对排粉风机电机起动方式进行了改进。
使用证明，排粉风机电机串热变电阻起动，能满足排粉风机构件电机起动要求，起动时对电网及设备的冲击很小，杜绝了排粉风机电机转子断条事故的发生，达到了预期的效果。
5结论
电机软起动器在九江分公司的应用已有多年，确实解决了一些生产中的难点问题。但本人认为在一些生产装置上还应进一步推广，特别是循环水风机电机，电机功率大，起动时间长，经常造成接触器粘连、空气开关跳闸，甚至抽屉柜烧毁的恶性事故，若采用电机软起动器就能解决问题，且近年来国产电机软起动器的发展较好，其性价比相对国外软起动器有较大优势，维修方便，是国外产品的理想替代品，在我厂部分设备上已有应用，运行良好，值得推广。排粉风机电机转子断条现象在煤粉锅炉的热电厂中是一个普遍存在的问题，各厂都采取了各种各样的方法解决这一问题。高压热变电阻起动系统，与其他变频器调速、晶闸管调压软起动器相比，性能相当，结构简单，投资少；与传统起动器相比，性能优越，对系统影响小，对电机、机械设备无冲击，能满足排粉风机电机起动要求，是解决这一问题的一种理想选择。
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