一体式高压固态软启动柜检测报告NRRQV

一体式高压固态软启动柜检测报告NRRQV

产品型号及装置结构

1.产品型号介绍

高压固态软起动装置是用来控制交流电机起动的设备，它的主要构成由接于电源与被控电机间的三相反并联晶闸管组件、旁路真空接触器、电压互感器、电流互感器及其电子控制装置等组成。NRRQV型高压固态软起动装置是为高压交流电机的起动而设计的，其型号字母代表的意义如下：

     产品型号：标准

NRRQV-6kV系列 185～11000KW

标准 NRRQV-10kV系列 185～18500KW

控制电压： 220VAC或用户提供的控制电压

控制方式： 恒流控制方式

斜坡电压控制方式

突跳斜坡加恒流控制方式

软停车（是否需要软停功能，用户提出）

具体的产品型号见附录，用户可根据设备的型号、电压等级、电流大小、工作特点选择产品型号，或者用户根据设备场地提供柜体尺寸。

2. 装置结构的介绍

NRRQV型高压固态软起动装置由柜体、高压部分和低压控制部分组成。高压部分在柜体内，低压控制部分主要布置在前门面板里面的铁箱内，它与所有高压电器完全绝缘隔离。

高压部分：由输入输出母排、电压互感器、电流互感器、真空接触器、晶闸管阀组、触发板、RC保护电路及取能电路、过电压保护器组成

低压部分：由DSP主控制板、自动开关、电流表和电压表、控制电压表、蜂鸣器、继电器、开关电源及起停按钮、信号灯、温湿度控制器、对外接线端子、行程开关等组成。

柜体：柜体采用冷轧钢板角铁焊接制作,具有足够机械强度和光洁平整的外观,柜体表面均有防锈保护层和静电喷塑涂层, 根据GB4208-1993《外壳防护等级（IP代码）》标准，柜体分为普通型焊接柜体，敷铝锌板组装柜体，一体式固态软启动出线软启旁路接触器为一体柜三种类型。电气间隙和爬电距离按GB311.1和TB/T1333.1的标准。

柜门：由后门、前门及前门面板的低压控制箱及门锁组成。柜体前门分成3个单独的门，上部门设置一块电压表，一块电流表；中门为大小双重门，小门安装在大门上，大门里面安置低压控制箱体，在低压控制箱里面固定低压控制电器和DSP主控制板硬件及DSP主控制板屏蔽盒，小门上设置信号灯、显示器和设置按键，打开小门可检查测试低压器件及电子电路。

低压控制部分安装在前门面板的低压控制箱内，起到电磁屏蔽，增强控制系统抗干扰的能力。主电路的电压、电流信号通过屏蔽线引入低压控制箱内，起动、停止、急停、故障起动、门联锁操作信号由DSP控制板I/O口输入，输出通过执行继电器进行操作，同时通过输入口返回开关状态信号。DSP控制板通过光纤向高压晶闸管组件传送触发脉冲信号并返回组件状态信号，通过光纤达到高压与低压的光电隔离。

主电路所有连接母排全部镀锡，连接点用带有防松垫圈的螺丝连接，以确保连接紧固，接地线由25mm2编织线和3×30mm2的母排组成，将柜体各部分接地连接在一起接到柜体的底部。柜内安装温度、湿度控制器和柜内检修照明灯；柜门具有电气连锁，在未断开高压电源的情况下不能打开柜门，柜体靠近前门上方控制室内有对外接线端子，通过接线端子可以远控操作。

高压电器按功能和进出线次序由右到左布置,从电源的进线电缆到电机的电缆线均由柜体下部引出。

低压控制电源及远端控制线均由柜体下部引出。

晶闸管（SCR）组件：每相中用一对元件参数相同的晶闸管（SCR）反并联安装在一起，根据电机电压等级SCR组件串联使用(见表)。

 电压等级

 串联对数

 SCR总数

 6kV

 3

 18

 10kV

 5

 30

RC吸收网络：RC吸收网络提供瞬间电压保护电路，吸收减少dv/dt冲击电压，防止SCR组件损坏。

触发电路：每组SCR组件由两块触发板触发正向和反向晶闸管元件，触发控制信号通过光纤高压与低压隔离（见表）。

 电压等级

 SCR总数

 触发板总数（块）

 6kV

 18

 18

 10kV

 30

 30

真空接触器：真空接触器用于电机起动结束时旁路晶闸管组件，在正常运行条件下开断负载电流，或开断大于额定电流的故障电流。接触器选用JCZ5/CKG或VSC型交流真空接触器，有电保持和机械保持两种，控制电源可选。

电压互感器：取电压信号和显示电压。

 原边额定电压

 6kV或10kV

 次边额定电压

 100V

 数量

 2台

电流互感器：取电流信号。

 额定工作电压

 6kV或10kV

 原边额定电流

 根据电机额定电流4倍选择

 次边额定电流

 5A

 数量

 2台

过电压保护器：过电压保护（如雷电冲击）。

1.1系统组成

1. 高压晶闸管阀组

2. 光纤触发板和晶闸管保护板

3. DSP控制器及人机界面显示屏

4. 前级断路器和旁路接触器

5. 电压互感器和电流互感器

6. 控制电源

7. 继电器

1.2系统功能

根据电机起动的条件,控制系统具有以下主要功能:

起动功能:恒流起动、电压斜坡起动、突跳加斜坡、突跳加恒流

停车功能：软停车、自由停车

保护功能：进行各种故障检测和功能保护

人机接口：操作界面人性化

数据管理：完成现场数据储存和管理

通讯功能：软起动装置具有通讯功能，便于现场集成控制

1.3控制系统简介

包括DSP控制板和脉冲子板、HMI人机界面、控制电源、I/O接口、触发驱动电路。

DSP控制板：由DSP芯片、人机接口、模拟和数字接口、RS485通讯接口、EEPROM和片外ROM组成；DSP板决定各种操作功能，根据用户的设定及检测模拟和数字信号进行控制。

HMI人机界面:采用成熟的人机界面触摸显示屏,通过RS4885通讯接口与主控板进行交互通讯,设定主机参数、实时显示主机电流电压数据、显示起动电流曲线、显示运行状态、通报故障原因等。

控制电源：控制板的供电电源由外部的明纬开关电源提供，外部提供±15V，+5V，GND。

触发驱动电路：晶闸管触发控制及检测电路，该电路和DSP控制板通过光纤进行联系，稳定可靠，抗干扰，可以工作在恶劣的工作环境和很长的使用寿命。

脉冲子板：通过光纤发送脉冲信号给触发驱动电路。

I/O接口：模拟和数字信号输入和输出。

DSP控制板接线端子见附图三

1.4工作原理

NRRQV高压固态软起动装置根据用户电机额定电压和额定电流决定晶闸管串联的组数和晶闸管电流大小,满足不同的电流和电压要求,主电路采用三相晶闸管反并联调压方式,串联在电源U1、V1、W1和电机U2、V2、W2端子之间，DSP主控制板通过控制晶闸管导通的触发角就可以控制加在电机上的端电压大小,当电机起动时,软起动装置根据预先设置的起动方式及起动电流倍数,使电机端电压逐渐上升,电机平滑地加速,减少对电网电压的冲击,减少对电机本身及所连接机械设备的冲击，当电机转速接近额定转速时，旁路真空接触器吸合并机械保持，软起动器工作停止并被切换，电机正常运行。软起动控制系统对

电机的起动及运行进行随时监控并对电机提供各种故障保护，控制系统在电机起动过程中，如果发生电机故障会立即发出封锁晶闸管触发脉冲信号并报警，显示电机故障原因；在电机运行过程中，如果发生电机故障会立即断开真空接触器并报警，显示电机故障原因。软停机根据用户设备设置停机方式，停机时软起动装置根据预先设置先使通晶闸管全开通，然后断开真空接触器，通过控制软起动器的晶闸管导通角逐渐的降低电机端电压，直至电机停止，此种方式对解决水泵的水锤效应非常有效。

2.软起动的控制方式

软起动装置的控制方式有         恒流控制方式

斜坡电压控制方式

突跳加恒流控制方式

  突跳加斜坡电压这方式：

软停车

2.1 恒流控制方式

    指软起动装置控制起动电流,使起动电流IQ的*大值与设置的电流起动倍数相等的控制方式。此时，初始电流从零开始增长，直到输出电流达到起动电流IQ，并保持输出电流不超过起动电流IQ的条件下逐渐升高电机端电压直至额定电压UN，使交流电机转速逐渐升高至额定转速Ne，同时起动电流降到电机额定电流IN。

IQ-起动电流；tQ-起动时间； IN-交流电机额定电流

图3   恒流控制

2.2 斜坡电压控制方式

指软起动装置给出初始电压Uo后随时间线性上升直至电机额定电压UN的控制方式。此时，初始电压从Uo开始逐渐升高使输出电压至电机标称电压UN,使交流电机转速逐渐升高至额定转速Ne，，同时电机电流降到电机额定电流IN。初始电压大小可随负载性质而调整，重负载时需初始电压较高。斜坡电压控制方式简单、灵活，不同负载可以有不同的斜坡，可储存不同斜坡曲线。

Uo-初始输出电压；UN-电机标称电压；tQ-起动时间

图4  

斜坡电压控制

2.3 突跳加斜坡电压控制

指软起动装置起动开始阶段在极短的时间内输出电机标称电压UN（或75%UN）,再按设定的斜坡电压上升直至电机标称电压UN和额定转速Ne的控制方式。起动时间tQ = t1 + t2

。该起动方法适用于较大静摩擦起动场合。

Uo-突跳电压；UN-电机标称电压；t1-突跳起动时间；t2-斜坡起动时间

图5

突跳加斜坡电压控制

2.4   突跳加恒流控制

指软起动装置起动开始阶段在极短的时间内输出电机标称电压UN（或75%UN），再进入恒流IQ的控制方式。起动时间tQ = t1 + t2

。该控制方式也适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。

Uo-突跳电压；IQ-起动电流；t1-突跳起动时间；t2-恒流起动时间

图6  突跳加恒流控制

2.5 软停车

某些设备运行中需要停止，突然的停止会对设备带来冲击，因此需要缓慢的停止过程，通过软停车的方式，在设置一定的时间内，电机的端电压逐渐减少，转速由额定转速逐渐降为零，如运输机、升降机、水泵等，特别是泵的停止，管道中的流体会突然停顿，流体产生的压力会是管道中发生巨大声响，可造成阀门和管路系统中其他部件的损害，即“水锤效应”。

           ne-电机额定转速；t1-停机时间

                                 图7 软停车控制

三.故障保护功能

NRRQV软起动装置的操作过程分为起动准备自检过程、起动过程、运行过程、停机过程，DSP控制系统对四个过程提供全面的保护。

起动准备自检过程：高压相序检测、起机前晶闸管故障检测、QF闭合检测。

起动过程：起动过流检测、晶闸管故障检测、缺相检测、欠压和失压检测、三相电流不平衡检测、起动超时检测、KM闭合检测、起动频繁保护、散热器过热保护。

运行过程：缺相检测、欠压和失压检测、三相电流不平衡检测、运行过流检测、KM闭合检测。

停机过程：分软停机和自由停机

软停机：起动过流检测、晶闸管故障检测、缺相检测、欠压和失压检测、三相电流不平衡检测、起动超时检测、KM断开检测、、散热器过热保护。：

自由停机：断电惯性停止。

1. 相序保护：

软起动装置接上高压电，控制系统自动检测高压电源的相序，相序错误，LCD显示逆序故障。

2.欠压和失压保护：

软起动装置在电机起动和运行中检测到高压电源电压下降75%额定值和50%时，在起动中控制系统立即封锁触发脉冲，并报警，LCD显示欠压或失压故障；在运行中控制系统立即发出指令跳开真空接触器，并报警，LCD显示欠压或失压故障。

3.缺相保护：

软起动装置在电机起动和运行中检测到高压电源电压缺相时，在起动中控制系统立即封锁触发脉冲，并报警，LCD显示缺相故障；在运行中控制系统立即发出指令跳开真空接触器，并报警，LCD显示缺相故障。

4.晶闸管故障：

软起动装置接上高压电，控制系统自动检测晶闸管和触发系统，如有一只或多只晶闸管短路，报警，LCD显示晶闸管故障。

5.起动过流保护：

软起动装置起动中控制系统自动检测起动电流超过设置值50%时，报警，LCD显示起动过流故障。

6.三相电流不平衡保护：

软起动装置在电机起动和运行中控制系统自动检测到任意二相电流的差值为额定值50%时，报警，LCD显示三相电流不平衡故障。

7.运行过流保护：

软起动装置在电机运行中控制系统自动检测三相电流超过额定值50%时，报警，LCD显示运行过流故障。

8. 起动超时保护：

软起动装置在电机起动中控制系统自动检测到起动时间超过设置的时间，电机还没有起动完成，报警，LCD显示起动超时故障，起动电流为4倍额定电流下*大起动时间为30秒；起动电流为2倍额定电流下*大起动时间为60秒。

9.接触器故障保护：

软起动装置在电机起动完成检测到接触器没有闭合的信号，报警，LCD显示QM故障。

10.断路器故障保护：

软起动装置在电机起动前控制系统自动检测前级断路器没有闭合的信号，报警，LCD显示QF故障。

11.散热器过温保护：

当安装在散热器上的温度继电器测出散热器温度上升超过85℃，软起动装置控制系统封锁触发脉冲，报警，LCD显示温度故障。

12.起动过频繁的保护：

软起动装置设计每小时起动4次，每次间隔15分钟，如果起动过与频繁会造成晶闸管阀组过热。

13.故障和复位：

当上面任一故障保护功能动作，软起动装置的控制系统锁定故障并禁止晶闸管导通，故障原因显示在人机界面上，

就地复位，故障排除后按急停/复位操作键复位。

第三章. 使用条件及安装

3.1 使用条件

NRRQV型高压固态软起动装置应安装在如下环境：

● 环境操作温度-10℃～40℃

● 防雨、防湿

● 湿度：5%—95%非凝结

● 无金属屑、无导电尘埃和腐蚀气体

● 防止震动（低于0.5G）

3.2 安装

3.2.1接收和开箱：

① NRRQV型软起动装置设计是垂直站立状态运输。

② 确认所定的型号和所收到的货一致，产品型号在标签上。

③ 合格证和随带技术文件。

3.2.2 初始检查:

① 首先外观检查是否在运输过程中被损坏，然后检查软起动装置内元件如果有损坏请在收到提货单后15天内填写损坏报告。

② 检查是否在运输和搬运过程中有机械部件松动或断线、接线松动现象，接线松动会增加阻抗影响功能。

3.2.3 外行尺寸:

① NRRQV型软起动装置的外形尺寸根据用户的电机功率标准化(见附表一)或用户另外提出的要求而定。

② 底部进出线安装孔为4个直径110mm圆孔。

3.2.4 接线:

① 注意在安装前要断开所有的电源。安装时要遵循现行国家标准《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》，要符合电气作业的安全规范。安装时应保证软起动装置水平安装，装置柜子前后应保留一定的空间，柜门应开关自如，方便操作和检修；NRRQV型高压固态软起动装置的设计要求高压电缆从底部进入柜内。如果因进线位置的原因需要在装置柜子上开孔，施工前应采取措施盖住装置内的电器元件，防止金属碎屑留在装置内，以免引起短路事故，钻孔完毕要仔细清理，并检查是否损坏其他元件。

② 打开装置柜后门，可见六个主接线母排，柜子后侧标注为进线U1、V1、W1，柜子前侧为出线端U2、V2、W2，将从电源过来的高压电缆线接到进线母排U1、V1、W1上，从电机过来的高压电缆线接到出线母排U2、V2、W2上，接线时注意相序的一致性并按6kV或10kV接线标准做好线头。

③ 打开装置柜前门仪表门，在接线端子板上接上220V交流控制电源，~L接火线，~N接零线。

④ 用截面积大于22mm2的铜导线将柜体接地螺栓与地沟接地母排可靠连接，并用仪表检测，接地电阻值应符合现行国家电气标准。

⑤ 软起动器对外接线端子（见附图二），对外接线端子的作用：

故障跳闸信号—--使前级开关柜跳闸的信号。

起动开始输出信号---表示电机正在起动对外输出的信号。

起动完成输出信号---表示电机起动完成，旁路接触器合上的信号。

停车信号---表示正常运行后，电机停止的对外输出信号。

软起就绪---表示软起动装置正常，可以起动的信号。

QF闭合信号---前级开关柜闭合给软起动装置的信号。

其余为远控操作的信号。

⑥ 接线完毕，用户做工频耐压试验时，请将晶闸管阀组两端短接。

注意： NRRQV型高压固态软起动装置的高压和低压接线完成后，在做绝缘测试时，请不要在晶闸管输入输出两端用摇表做绝缘测试，以免损坏晶闸管。

企业名片