范相林

1  前言
在水电厂，大量机械设备的拖动大都采用交流异步鼠笼电动机，例如压油泵、消防供水泵、排水泵等。交流异步鼠笼电动机在直接起动的过程中，将产生5~8倍于电动机额定电流的起动电流，过大的起动电流严重影响电动机、接触器的使用寿命；同时，由于起动转矩大，增加了转动部件的磨损和额外维护；另外，当电动机功率较大时，造成很大的电压降，影响厂用电的安全、稳定运行，尤其是在事故情况下，可能造成事故扩大。所以，较大容量的电动机应采用降压起动。
传统的降压起动方法有Y/△转换和自耦变压器降压起动。虽然这两种起动方法均可以降低起动电流，但是在降压起动过程完成后的分档投切和加全压的瞬间，仍将产生数倍额定电流的尖峰电流，也会影响厂用电源的安全及电气、机械设备的使用寿命。而电子软起动器的诞生则解决了上述问题，它作为一种降压起动元件，既能改变电动机的起动特性，保护所拖动的机械设备，更能降低起动电流，保护电气设备，减小电动机起动对电源系统的冲击，是理想的电动机降压起动选择。
2  软起动器几种接线方式的比较
软起动器按其主回路的接线方式大致可分为典型接线方式（如图1所示）、带旁路接触器接线方式（如图2所示）、带隔离接触器接线方式（如图3所示）等几种，各种接线方式比较见表1。
笔者认为，在水电厂使用软起动器时，比较适合采用典型控制接线方式，一方面是其接线简单，检修维护方便，并能充分发挥其全面的内置保护功能。另外，水电厂使用的异步电动机数量较少，而且，大多数为间歇运行，运行时间较短，其产生的高次谐波对电网的影响并不足以影响电网的电能质量。

表1  三种接线方式比较

3  软起动器控制功能介绍及应用
在软起动器的应用中，除了选择合适的接线方式，主要是要根据负荷特征选择其起动性能，现在，大多数品牌的软起动器提供以下几种起动方式：
(1)  软起动
该方式是最常用的起动方式，电动机得到预设定的初始转矩。该转矩可在转子堵转转矩的0%~90%范围内，由用户调节。在按斜坡加速期间，输出给电动机的电压，从初始转矩相对应的电压开始无级地增加。加速度时间从0~30秒，可由用户调节。在电压升高的过程中，当软起动器检测到电动机已达到额定转速状态，输出电压将会自动切换到全电压。其起动过程如图4所示。 

(2)  突跳起动
该功能为电动机起动提供一个提升电压以克服负载的惯性，该负载需要一个附加的高转矩方能起动。其起动过程如图5所示，它能提供的附加电流是满载电流的550%。由用户调节的可选择突跳起动时间范围从0.0秒至2.0秒。 

(3)  限流起动
该方式为电动机提供一个固定电压的减压起动。当必须限制最大起动电流时，可使用该方式。电流限制水平可由用户在电动机满载电流的50%~600%之间调节，如图6所示，同时限流时间可从0~30秒由用户调节。在限流起动方式中，一旦软起动器检测到电动机已达到额定转速状态，输出电压将会自动切换成全压输出。 

可以看出，软起动方式是非常优秀的降压起动方式，八盘峡水电厂的软起动器全部采用软起动方式，调整初始转矩为30%，起动时间为10秒，使用效果良好。
4  水电厂在使用软起动器时应注意的问题
(1)  由于软起动器本身没有短路保护，为保护其中的晶闸管，应该采用快速熔断器（自动空气开关的开断时间较长，为0.1秒，不能有效地保护晶闸管）。设计时可依据厂家提供的产品样本，根据软起动器的额定电流选择相应的快熔断器。
(2)  当软起动器使电机停机时，只是晶闸管不导通，在电机与电源之间并没有形成电气隔离。如果此时检修软起动器之后的线路、电机，那是不安全的。所以在电机一次控制回路中应在软起动器之前增加断路器。
(3)  软起动器具有多种内置的保护功能，如失速及堵转测试、相间平衡、欠载保护、欠压保护、过压保护等，对电机而言起到了进一步的保护作用。设计时应根据具体情况通过编程来选择保护功能或使某些保护功能失效。例如在消防泵控制系统中，由于消防泵是消防应急负荷，它是在消防救火的紧要关头工作的。当火灾发生时，最重要的问题是消防泵能可靠地运转打水，而对消防泵电机的保护就不是重要问题。所以上面提到的某些保护功能可以通过编程使它失效，或者使保护动作于信号而不是作用于使消防泵电机停机。前面提到的过载保护功能也只应动作于信号。
(4)  软起动器在通过电流时将会产生热耗散，安装时应注意在其上、下方留出一定空间，以使空气能流过其功率模块。当软起动器额定电流较大时，要采用风机降温。风机的电源可取自电机控制系统的二次回路。
5  结语
总之，软起动器是一种新型的、性能优良的起动装置，是交流异步电机起动器的首选产品。但是由于目前的软起动器主要为进口产品，价格较高，一般为150~200元/千瓦。在设计时，应综合考虑电动机功率、拖动设备对电机起动性能的要求、对电源的影响等多方面的因素，确定是否使用软起动器。也希望将有越来越多价廉物美的产品出现在市场上，以使软起动器能够取代传统的起动器，使其应用迅速推广并发挥效益。