1．产品特点和主要性能描述
1.1、概述
目前在工矿企业中使用着大量的交流异步电动机，包括低压电动机及3kV/6kV中压电动机及10kV高压电动机。通常采用的起动方式有两种：一是在额定电压下的直接起动，另一种是降压起动方式。
直接起动是给电机直接加上额定电压，起动速度快，但危害很大，主要表现在：
 对电网的冲击：直接起动时的起动电流可达额定电流的5～7倍，造成电网电压跌落，可能使欠压保护动作，造成设备的有害跳闸，使电机起动失败并影响其它用电设备的正常运行。
 对电机的冲击：过大的起动电流会使电机的绕组迅速发热，加速其绝缘老化，从而影响电机的电气寿命；直接起动过大的冲击转距往往使电动机转子笼条、端环断裂和定子端部绕组绝缘磨损或击穿、转轴扭曲等。
 对生产机械的冲击：突然的冲击转距往往还使与电动机相连的联轴节或传动齿轮损伤，带动的皮带撕裂；过大的冲击力会造成带动的其它设备的费正常磨耗和老化，影响其精确度，缩短其寿命；而直起过程中压力的突变对泵系统的管道、阀们造成损伤。
所有这些对设备的安全运行带来威胁，频繁起停更是如此。因而出现了各种减小电动机起动冲击的起动方法，绝大多数都是基于降低电动机的初始端电压，主要有较老式的星/三角转换、自耦变压器降压起动、电抗器及其演变出的磁控软起动、液态电阻软起动以及新型的晶闸管方式（也有称电子式或固态）的智能型软起动。
由于直接起动对电机及生产机械的危害是长期的，且与电机及生产机械的参数、工作状况和起动次数有关，因而是人们在长期生产实践中得出的结论，难以有可用的工程计算损害的方法。通常设计部门及各企业根据不同的行业及生产工况，为减小冲击和由此带来的危害，对允许直接起动电机的容量进行了限制。对于10kV高压电机，有的是700kW，还有的是900kW等等，基本是经验值。但对于电网冲击的限制是可以计算的。


1.2、软起动的分类
软起动可分为有级和无级两类，有级的如星/角变换软起动、自耦变压器软起动、电抗器软起动等，都避免不了二次冲击。无级的有液阻软起动、磁控软起动和晶闸管软起动。以技术性能比较，晶闸管方式的智能型软起动已逐渐占据主导地位，因而国内低压软起动（380V、660V、1140V等）市场主要是采用晶闸管方式的软起动器。在中高压应用中，国外产品基本都是晶闸管方式的软起动器。而国内由于技术方面的原因，有多种软起动方式并存，但逐渐将向智能型的、应用高压晶闸管方式的软起动器转化。
1.3、 晶闸管软起动装置的技术特点
晶闸管降压软起动是近年来出现的较完善的技术方案，是集现代数字信号处理技术、计算机控制技术和电力电子技术于一体的高科技产品，可以根据不同的应用情况设置初始转矩、起动时间、停机时间、限流和各种保护值等，平滑的起动特性和免维护等使其具有传统软起动方法无法比拟的优越性。
株洲变流技术国家工程研究中心作为国家级的变流技术与工程化的基地，以其雄厚的技术实力，追踪世界最新的变流技术设计制造的中高压TGQ系列晶闸管软起动装置具有以下的技术特点：
 以成熟的大功率高压晶闸管为主电路部件，结构模块化设计，具有高可靠性和维修性。
 采用光纤传输技术隔离高、低压系统，技术先进，绝缘可靠。
 采用现代先进的DSP＋CPLD控制系统，性能强大，卓越可靠。
 采用大型液晶中文显示起动及运行参数，8键薄膜开关，操作简单，界面优良。
 采用一系列防干扰措施，通过EMC试验。
 完善的装置自诊断功能。
 起动方式灵活：
主要有斜坡起动方式、恒流起动方式、转距突跳起动方式（以及与前两种方式的组合）
 停车方式可选：
供选的停车方式有三种：自由停车、软停车（泵控停车）、制动停车
 保护方式完备。


2．TGQ1-1250kW/6kV软起动技术参数 
排风机电机采用TGQ1-1250kW/6kV软起动装置。
产品基于如下的基本技术数据：
 系统电源：交流6kV，50Hz 
 交流电机：额定电压6kV，额定容量1250kW，额定电流143.6A，功率因素0.86，额定转速994转/分
 最大起动电流不超过574A（4倍额定电流），起动时间不大于30秒
2.1、一次线路及主要设备
单台软起动装置的标准一次接线图如下：


该系统包括一个开关柜和一个软起动柜。开关柜由甲方配置。
软起动柜中包括的主要高压电器如下：
序号 电器名称 代号 数量 规格 备注
1 晶闸管软起动器 TGQ-1250/6 1 6kV，1250kW
2 真空接触器 QM 1 160A
3 过压保护器 FS2 1 JPBHY
软起动柜的外型尺寸约为1200（宽）X1090（厚）X1800（高）。
2.2、工作原理
软起动装置系统原理如下图。


系统框图如下图所示：
 

在软起动过程中，各相晶闸管顺序导通，并按一定规律移相改变电机的输入电压。图2a）表示三相电路通过晶闸管移相调节输出电压的简化原理图。2b）、2c）为电源的相电压和线电压波形。各相晶闸管按T1—T2—T3—T4—T5—T6—T1….的次序顺序移相触发导通，移相范围2/3。图10d）表示各个晶闸管移相范围及触发顺序。
为保证可靠触发，脉冲宽度应大于/3。
电机到额定电压后，软启动过程结束后，闭合旁路接触器，切除晶闸管阀。
软停车过程与此相反。

根据晶闸管阀的电流和电压选择晶闸管，同时要求计算得出的晶闸管工作温度小于110℃。由于电压较高，故选择现有VDSM最大的元件，以减少元件串联的个数。额定电流小于所选元件的允许工作电流，故不需要并联晶闸管元件。
一对反并联晶闸管构成一个组件，每相由3组晶闸管组件串联，自然空气冷却。晶闸管保护除了常规的措施，如均压、阻尼保护。触发系统采用国外先进的光电触发系统，触发及元件的检测信号由光纤传送，光纤传送脉冲实现了高压隔离，同时也阻断了对控制回路的干扰通道，保证串联元件脉冲的一致性。设有组件状态监视，当柜中任一组件损坏，中央控制柜都能显示报警，并快速封锁脉冲。
控制器采用基于DSP和CPLD的控制、显示、键盘操作系统，DSP为十六位数字信号处理器，指令流水线操作，响应速度快；薄膜操作面板，中英文液晶显示器，直观而良好的人机界面，操作简单。
2.3、功能概述
真空开关QF作为系统的主开关，需承担主保护功能，其容量应按系统保护的要求选择。QM为电机完成起动后的旁路开关，其额定长期工作电流约为160A。
起动过程如下：
闭合QF，设定好有关起动参数后，发出起动指令。软起动器TGQ首先确定接到QF可靠闭合的返回信号、检测到PT的电源信号正常后，开始按照预定的要求，平滑控制电机电压和电流的上升速度，直至电机转速接近额定转速，TGQ给真空开关QM发出闭合指令，QM闭合，完成电机的软起动过程。软起动过程中,电机电流从零平滑上升到设定值,平稳起动,无电流冲击,降低交流电机的起动电流,减少对电网电压的波动及对其他用电设备的影响,减少对机械负载的冲击转矩,以保证水泵设备的安全运行,延长电机和相关机械设备的使用寿命。
电流互感器TA1、TA2在起动过程中需给软起动器TGQ提供电机的电流信号，PT提供电源的电压信号， FS2提供对电机的过压保护，防止突然跳闸时的过电压对电机绝缘的损坏。
紧急停车
软起动器TGQ接收到“紧急停车”信号。不论QF的状态，断开QF，使电机紧急停车。使故障灯L3亮并响铃。故障排除后，再其复位，其常开常闭触点恢复初始状态。
2.4、结构布置
软起动柜的外型尺寸约为1200（宽）X1090（厚）X1800（高），防护等级为IP31，户内安装。所有设备按高压和低压部分分别布置，低压控制部分全部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。主电路的电压电流信号通过屏蔽线引入箱内。开关操作信号由微机I/O口输出，通过执行继电器对开关进行操作，同时通过I/O口返回开关状态信号。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。软起动柜的前面板包含了电源电压、电机电压及电机电流显示仪表，液晶显示屏，状态显示灯，操作按钮等。如需不在软起动柜的前面板操作，另需操作箱，将操作信号送到软起动柜。软起动柜的进线为电缆下进、下出。
2.5 控制功能
根据电机负载的要求，软起动可设定不同的控制方式：
⑴ 恒流控制
电机起动过程中，按恒流控制方式输出电压， 电流大小限制在电机额定电流的100~400%。启动时间为30~60秒。
⑵ 斜坡电压控制
给予一定的初始输出电压，在电机起动过程中，电压随时间线性上升，直至全电压。初始电压为全电压的10~50%，大小可随