MHLS型高压水阻柜技术特点及性能优势
一） 水阻柜设计、制造和检验依据及遵循标准
1. 满足特定电动机、电网及负载相关性能参数要求
2. 满足用户和工况条件下的特定技术要求
3. 设计参照标准：Q/MHLS-2016 《高压交流电动机软起动水阻柜》
4. 规范性引用标准
GB3906-2006 3~35KV交流金属封闭开关设备
GB/T11022-1999 高压开关设备和控制设备标准共用技术要求
GB/T14048.4-1993 《电气间隙和爬电距离》
GB/T9466-1988 《低压成套开关设备基本试验方法》
GB/T1497-1985 《低压电器基本准备》
GB/56-1993 《标准电压》
GB/T762-1996 《标准电流》
GB191-1990 《包装储运标志》
GB/T13384-1992 《机电产品包装通用技术条件》
GB7251系列 《低压成套开关设备》
GB14048.2-2001 《低压开关设备和控制设备》
GB4942.2 《低压电器外壳防护等级》
IEC-439-1 《低压成套开关设备和控制设备》
二） 水阻柜适用范围和可以解决的问题
适用范围:本产品专门针对高电压、大功率笼型/同步电动机起动电流大，冲击电网，难以配套起动设备等难题，经过数年攻关研发成功。适用于额定电压3kV～10kV、额定功率200～40000kW的大、中型鼠笼式或同步电动机的软起动与保护，尤其是电网容量不足的企业。
水阻柜可以为您解决以下问题：
1）新电机需要起动设备；电机因起动困难而经常空载运行消耗电能；
2）变压器（电网）容量有限，电机起动时压降过大，导致主变压器烧坏；或原来采用电抗器、自耦变压器等传统起动设备，起动电流大，影响同一线路上的其它设备运行；或起动时需要关停同网其它用电设备；
3）高压电机起动电流过大，起动时有较大的机械冲击和对电机的热冲击，经常造成电动机温升过高、笼条损坏，变速箱齿轮损坏，影响电动机和负荷的使用寿命；
4）现场工况变化幅度较大，采用现场可调整性较差的起动设备不能满足要求；
5）电动机安装地点距离变压器较远，电动机处电压较低，起动困难；
6）泵类负载的软停车，防止因有水锤现象造成的管道、阀门损坏。
三） 水阻柜设计要求、原则
1） 根据电动机及负载、电网情况，对起动提出以下几点要求：
a. 整个起动过程处于受控状态
b. 起动电流、起动时间等参数可根据不同工况、负载变化情况进行现场调节
c. 起动电流不大于3.5Ie，有效降低电机起动发热，延长电机使用寿命
d. 可实现远程通讯及计算机集中控制，可附加起动曲线输出、存贮，满足企业DCS系统及信息化发展要求
e. 可连续起动2～3次
f. 起动过程平滑、起动运转的切换对负载及电网无冲击
g. 具备完善的保护功能，安全、可靠
h. 起动操作方便，设备简单经济
2） 方案设计基本原则
1) 遵循相关国家标准，采用先进技术，满足设计要求
2) 使用安全，操作方便，减少用户开支
3) 节省用户投资，产品具有超前性
四） 技术性能特点说明
1.工作原理
根据电机拖动理论，在电动机定子回路串入一特制水电阻，该水电阻在电机起动初始时刻自动投入，阻值在预定起动时间内均匀无级减小，并在阻值几近为0时刻切除或旁路，从而使主机电流及电机转速无级匀滑变化，实现电机均匀上升、平稳起动。
2．主要技术参数
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序号 |
名称 |
单位 |
数值或说明 |
备注 |
|
1 |
额定电压（有效值） |
kV |
6 |
10 |
|
|
2 |
最高电压（有效值） |
kV |
6.9 |
11.5 |
|
|
3 |
一分钟工频耐受电压
（有效值） |
kV |
30/32 |
38/42 |
相对地 |
|
15 |
18 |
同相间 |
|
4 |
最小电气间隙 |
mm |
100 |
125 |
|
|
5 |
起动电流/额定电流(Iq/Ie) |
A |
1.5～3.5 |
现场可调 |
|
6 |
液阻正常工作温度 |
℃ |
0～70 |
|
|
7 |
起动时间 |
s |
10～120 |
现场可调 |
|
8 |
连续起动次数 |
次 |
2～3 |
|
3.技术性能特点
1) 可预测：运用具有国内领先水平的专用计算机仿真软件对电动机起动全过程模拟仿真，达到对电动机起动过程、性能的事先预测与分析
2) 可调整：起动时间、液态电阻阻值等参数可根据工况现场调整
3) 可控制：水电阻阻值可按最佳电磁转矩、最小起动电流改变，起动过程完全受控，同时电网起动压降也得到有效控制
4) 可重复：初始阻值可根据环境温度、上次起动液温自动检测、校正，保证多次起动性能的稳定性和可重复性
5) 控制回路采用德国西门子PLC或同档次国际品牌PLC进行逻辑程序控制，控制可靠
6) 可实现远程通讯及计算机集中控制，满足DCS系统控制要求
7) 采可移动式紫铜极板，传动系统可加变频器柔性控制原理，确保起动过程更平滑，起动运行切换二次无冲击
8) 闭环型：采用电流自动闭环控制技术，响应速度更快、精度更高；起动电流可预置，可实现恒电流软起动
a. 引入起动电流、转速跟踪反馈系统，在电动机起动过程中实时自动检测定子电流，根据电流大小，自动调节控制装置，实现恒电流软起动，并使起动过程最佳化；
b. 可根据工况要求预置起动电流，满足不同工况、负载的起动要求；
c. 采用先进的变频控制技术，使得起动时极板运动及限流响应速度更快、精度更高。
9) 智能型：采用了全新的设计理念，拥有良好的人机界面和人机对话功能，在起动性能、综合保护、控制操作等方面具备先进的智能化处理功能
通过人机界面，观察、操作、记录非常方便；适时电流曲线，实时网压曲线，直观、明了；数据库全面，可随时查询、调用各类状态、数据（打印、显示），电机运行的历史曲线使电机运行过程一目了然；电机起动完成后，对电机及负载运行实施有效监控；具有完善的报警、提示功能，通信功能、网络功能。
10)若工况有要求（如泵类负载），可实现软停车
11) 安全保障措施完备，运行可靠
a、有液位检测与显示、温度检测与显示、起动时间超长、极板超行程、综合报警等报警功能并具备可靠的连锁装置；
b、水阻箱等严格按照国家标准进行出厂检测，接地和避雷保护措施；
c、同高压开关柜相配合，有过流、速断、差动（3000KW以上大功率电机配备）、零序、欠压、短路、雷击等保护，还可应客户要求增加电机温度保护功能；
d、主机起动结束后，水阻部分自动切除或旁路、极板自动复位（也可设计停机后复位），装置及水阻箱处于待机状态，为下次起动作好准备。
e、 与上位机DCS联络信号采用硬接线，有如下信号引至上位机DCS：备妥信号、运行信号、综合故障信号（液位低、液温高、起动超时、水阻保护跳闸等，并能在就地通过触摸屏确定故障类型）。
f、 能够接收DCS提供的DCS远方启、停信号，装置表面有远方/就地旋钮。
g、水阻箱按照国家标准进行出厂检测和严格的接地及避雷保护措施。
h、水阻柜可恢复性好，水阻箱热容量大，能连续起动，不会烧毁。如由水电阻的水蒸发，仍可加入清水恢复其性能。
12) 对电网不会产生高次谐波污染
13) 本系统主起动设备对工况及电网的环境要求不高，运行、维护成本低。
14) 结构简单，系统自身集成控制发出联机信号，自动化程度高，一般技术人员进行短期培训即可自行操作维护，操作维护安全、方便。
4.设备主要组成部分
高压交流电动机软起动水阻柜以高压柜结构形式为基础进行优化组合设计，积木式组装，具有结构紧凑、外形美观统一、现场安装调整方便、安全可靠等特点。
控制部分：采用德国西门子可编程控制器（或同档次PLC）对相关信号及动作进行逻辑程序控制；柜内采用国产或进口优质元器件。
柜体部分：水阻箱及星点柜外形平整美观，壳体应由刚性框架组成，框架结构用角铁或敷铝锌钢板，制成独立固定结构，表面为静电喷塑处理，且满足运输、安装、运行、检修等的机械强度要求。能承受设计规定的额定短路电流产生的热应力和电动力而不损坏，有金属结构的部件，按有关规定可靠连接到柜内接地母线上。设备的布置方便操作，在任何情况下不妨碍良好的运行性能，柜内空间满足检修要求。装于柜体上的继电器，能防止断路器或其他电器设备正常操作振动而误动作。柜体的结构允许电缆从底部进入柜体。水阻箱盖板上装有蒸汽排放管道通向柜体顶部外面，应能避免水蒸气急剧聚集而造成爆炸。水阻箱内装有与高压隔离的温度传感器，能快速对过高的液阻温度进行反应，发出报警信号并自动进行保护性动作。
控制柜分为电动机高压主回路和继电控制回路两个部分，保证操作人员的安全。
传动部分：由特制铜制动静传动极板、传动组件、伺服电机、变频器等组成柔性传动系统，起动过程中由伺服电机和小型变频器对极板进行控制。
水阻部分：水阻箱采用高分子聚合材料制作而成，耐高压、耐腐蚀、耐磨损，使用寿命长。在水电阻系统中，电阻的大小对应有四个特征位置，分别有四个位置开关，分别是上限位、上限位保护、下限位、下限位保护；其中上、下限位间的间距，是本水阻柜的有效控制行程。上限位保护位置开关是上限位位置开关的后备，作用是控制传动机构上升（复位）时的准确停车；下限位保护位置开关是下限位位置开关的后备，作用是控制传动机构下降时的准确停车。
表计、控制、信号和保护回路：连接用线全部选用阻燃交联聚乙烯绝缘、绝缘电压不小于500V、截面不小于1.5mm2的铜绞线。所有导线牢固地夹紧，设备端子均有标字牌。对外引接电缆均经过端子排，每排端子排留有15%的备用端子，所有端子的绝缘材料都是不吸潮和阻燃的。电源端子能方便地连接6mm2及以下截面的导线。每个端子只接一根导线，内部跨线可以接两根导线，每个单元的控制元件均接到该单元内的端子排上。所有螺栓、双头螺栓、螺纹、管螺纹、螺栓夹及螺母均遵守国际标准化组织（ISO）和国际单位制（SI）的标准。
设备及所有元器件，凡属国家质量监督检验检疫总局及中国国家认证认可监督管理委员会联合颁布的2001年第33号公告《第一批实施强制性产品认证的产品目录》内规定的产品，均通过中国强制认证（China Compulsory Certification，简称3C认证）的产品及主要元器件的3C认证证书。
5.其它技术指标
5.1起动电流：Iq＝1.5～4Ie（Ie为电动机额定运行电流）；起动电流等技术参数不受环境变化的影响而产生明显波动；
5.2起动时间调节范围：20—60S现场可调；
5.3母线压降：＜10%；并在电网允许的情况下最大限度地减小起动时的电网压降，稳定电网质量；
5.4连续起动次数为2～3次；
5.5起动温升：单次起动电解液温升＜10℃/次左右，电液正常运行温度0～70℃。
6、使用环境条件
1）环境温度：最高气温+50℃，最低气温0℃（带加热装置-15℃）；
2）空气相对湿度不超过90%；
3）海拔高度不大于1000m（超过则特殊设计）；
4）地面倾斜度不大于5°；
5）安装地点无火灾、爆炸危险，无化学腐蚀及地震7级以下。
三、产品优势说明
1、融合多项现代高新技术
1.1 独特的计算机仿真软件可对电机起动全过程模拟仿真
1.2 将可编程控制技术应用于笼型电机液态软起动技术领域
1.3 采用优质紫铜极板
1.4 独特的柔性传动系统
1.5 独特的初始阻值温度自动校正功能
1.6 独特的电流闭环控制技术
1.7 独特的远程通讯功能
1.8 独特的软停车功能
1.9 独特的人机界面、人机对话功能
1.10 以上独有的技术造就了
1.11良好的现场可调整性、对不同/变化工况和负载的适应性
1.12智能化、人性化的技术发展路线
1.13领先水平的液态软起动技术
1.14 多种功能、多重选择，满足不同需求
1.15 优良的性价比
1.16 “绿色”科技，不会对电网产生高次谐波污染，无“三废”排放
2、技术性能优势
1）采用移动式极板，水电阻具有良好的无级切换特性及可控性
水电阻具有负温度特性,即阻值随水温变化发生反比变化,但变化余量相对较小，且阻值不可能减小到零；负温度特性也是非线性的。本装置水阻箱内部由一组的固定电极和活动电极组成极板对，动电极通过一套绝缘的传动系统相连接，使得三相电阻在高压、大电流情况下可以无级自动切换，充分利用了水电阻的可切换性特点，保证起动过程的平滑、无冲击。
同时，在起动完成时，动静极板接近，电阻趋近于零，运转切换时对电网不会产生二次电流冲击，对机械系统不会产生机械冲击。
2）水电阻阻值及起动时间具有良好的现场可调整性，增强了起动过程的可控性，和对不同工况、负载的良好现场适应性
由于工程设计中系统的特性参数计算误差，致使一些起动设备的匹配较难达到最佳状态，甚至可能出现起动失败。由于水电阻的动电极初始位、切换水电阻的执行器速率可随机调整，且水阻箱内设置有方便的注液孔，使得阻值变化速率均可根据工况要求、负载系统的实际情况进行调整，从而充分发挥了水电阻现场可随机调整的优势。
同时，根据现场实际工况和用户要求，可通过修改PLC控制程序、调整动极板的起动初始位置及传动电机减速机构的速比，来改变动极板的行程规律，通过控制水电阻阻值变化来调整电动机的平均起动转矩，达到调整起动时间的目的。
这种随机可调整性、起动电阻的无级变化及起动效果的可知性，是突出的技术优势，其结合大大拓展了起动性能的可塑性，充分保证了起动成功率及起动效果。
3）可实现电流自动闭环控制技术，响应速度更快、精度更高，对不同工况、负载的适应性更强
1 可重复好，即初始阻值可根据环境温度、上次起动液温自动检测、校正，保证多次起动性能的稳定性和可重复性
2 起动电流可预置，可实现恒电流软起动
由于起动过程中要求水阻值逐渐减少，其负阻特性从这一方面来说有利于起动；但水温与水阻的变化关系是非线性的，单纯靠水温自身变化改变阻值势必会影响起动性能。同时，由于形成水电阻的局部水阻温度过高还会产生气泡甚至电弧光的现象，极不利于起动设备乃至整个系统的正常运行。
本装置阻值变化主要靠动定极板间距（L）的改变来实现
随着L的减小，被控电动机端电压逐步增加，转速不断增高，最终实现降压软起动的目的。对于环境温度变化，我们设计有闭环控制系统，该系统能够自动检测水阻温度，而自动调节动极板的起动初始位置，确保每次起动初始阻值的一致性；并在起动过程中引入起动电流、转速跟踪反馈系统，根据实时自动检测到的电流信号，控制动极板运动运动的方向和速度，从而保证每次起动性能的一致性，完全消除了因温度变化而引起的起动性能不一致，甚至无法起动的情况。
另一方面，设置了专用的散热通道，必要时在设计中外部还可以采用强制冷却措施，从而改善起动装置的散热性能，以满足需多次起动的工况场合。
4）控制回路采用德国西门子PLC进行逻辑程序控制，控制可靠，能够与主工艺控制系统直接通讯，还可以实现智能化控制
采用可编程控制技术，针对不同工况不同要求，对起动运行全过程进行保护监控，监测起动过程中水阻及电动机动态参数，控制极板运动、电机的短接（转换），保证系统的可靠性；并可附加起动曲线输出，存贮；提供PLC功能赋值表。
PLC系统能够与主工艺控制系统直接通讯，满足现代企业日益提高的信息化、网络化管理要求；并且方便实现智能化控制升级。
5）安全保障措施完备，使用无安全之忧（见前述）
