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1：引言
城市排涝泵站设施是城市基础建设的重要组成部分，随着我国经济的发展和改革开发的深入，城市经济总量不断壮大，城市防洪排涝对于发展经济、改善投资环境和保障人民生命财产安全具有重大而深远的意义。泵站启动方式的选择直接影响到排涝泵站运行的安全可靠性，选择恰当的泵站启动方式可以减小对城市电网的冲击电流，同时可以保证水泵机组的平顺运行，延长机组的使用寿命。保证同级配电系统中其他用电设备的安全运行。
2：现状概况：
福州市马尾君竹排涝站建于1988年，位于马尾开发区青洲路，装机容量5*250kw，承担着马尾开发区主要的市区排涝任务。水泵机组为立式轴流泵（水泵型号36 ZLB-100,配套电机型号TSL 14-10）,低压机组。现状的启动方式为全压启动，建成投产以来就存在由于启动方式的问题而影响泵站的稳定运行。依据笔者多年来的工作经验，水泵机组启动失败主要可分为电气因素及非电气因素，非电气因素有排涝河道中存在异物，如木棍、钢筋等，造成水泵堵转，电动机启动电流过大导致主回路跳闸。电气因素主要是电动机在启动时全压运行造成的冲击电流过大导致主回路跳闸。特别是2005年以后，随着水泵机组及电器设备的老化，每年都发生个别机组由于启动电流过大而造成主回路跳闸，全站断电，严重影响排涝泵站的安全稳定运行，给马尾开发区的市区排涝留下安全隐患。因此应改造排涝站的启动方式，采用先进的启动设备。
电气主接线图如下：
3：排涝泵站启动电流标准的设定
泵站启动电流标准的设定，是依据泵站在最不利的运行条件下，配电系统允许启动造成的最大系统电压降而确定的，即当同一母线上全部连接异步电动机时，应按最后一台最大机组的启动进行启动计算。这一标准是为了满足控制和保护电动机的接触器线圈的电压不低于释放电压及对本系统内其他用电负荷的影响，工程上一般采用：
Ust=（（Kmst*Pm+Pa）/Stn）*Uk%
其中：Ust--------啟动时配电系统的压降百分数
Kmst------电动机启动电流倍数
Pm---------电动机额定功率（kw）
Pa----------变压器带的其他负荷（kw）
Stn---------变压器的额定容量（kva）
Uk%-------变压器阻抗电压百分比
依据君竹排涝站的现状，排涝站的用电与市政公用事业管理处为同一供电系统，经计算得出电动机的启动电流应不大于3.37倍的额定电流。取Ist≤3*Ie 。
4：启动方式选择
交流感应电动机通常采用三种启动方式，直接启动、恒频降压启动、变频变压启动，现就各种启动方式的优缺点及适用性做如下比较，以期找出适合于君竹排涝站的具有较高性价比的启动设备。
4.1直接启动：
直接启动就是给电动机加额定电压，该启动方式具有启动速度快，启动电磁转矩大，君竹排涝站现状就是直接启动方式，但其危害性也较大，主要表现为：
a 对电网的冲击电流大：直接启动时的启动电流可达到额定电流的5~7倍，造成系统电压跌落，欠压保护可能动作，导致主回路跳闸，使电动机启动失败并影响其他电气设备的正常运行，目前的君竹排涝站启动运行就存在这种现象。
b 对电动机的冲击：过大的启动电流会使电动机的绕组迅速发热，加速其绝缘老化，从而影响电动机的电气寿命。
C 对设备产生机械冲击：突然的冲击转矩往往易损伤与电机连接的联轴器或传动齿轮，影响设备精度，缩短其使用年限。
4.2恒频降压启动：
恒频降压启动
当电动机的全压启动将引起配电系统的压降过大时，或在某些状况下规范不允许采用全压启动时，可采用降压启动。根据电动机启动电流与其端电压成正比的关系，采用降低电动机端电压的办法来降低启动电流，从而达到减小配电系统的压降，称为降压启动。降压启动因其采用的设备不同，又分为星三角形换接降压、自藕变压器降压、窜电抗器（电阻器）降压，及采用现代技术的液态软启动和晶闸管移相调压软启动。
4.2.1传统降压启动
包括星三角形换接降压、自藕变压器降压、窜电抗器（电阻器）降压等传统的降压启动都是在启动回路上先加以较小的启动电压，待电动机达到一定的转速后，以全压加于电动机的机端。由于其固有的工作原理，都存在或大或小的冲击电流，而且需增加自藕变压器、电抗器等电器设备，其体积都较大。
4.2.2液态软启动
液态软启动装置的电解液中有两个导电电极，即固定极板和移动极板，伺服系统驱动移动极板，通过改变两个极板在电解液中的距离来改变启动回路的串联电阻值，可以使电动机在2.5~3倍的额定电流下启动。同时，通过测量电解液的温度改变极板的初始位置，可以改变启动电阻的初始值，进而改变冲击电流的大小。投运时，电动机的电流呈阶跃上升，虽然冲击减小了，但还是存在。液态软启动装置的优点是不产生谐波，缺点是体积较大，启动过程中消耗的能量较大。而且由于电解液中含酸性物质，容易挥发，造成电气设备爬酸，地面湿滑，给泵站运行带来不便。
4.2.3晶闸管移相调压软启动
晶闸管移相调压软启动装置，即人们常说的固态软启动，在启动回路上串接晶闸管，通过移相控制其内部晶闸管的导通角，使电动机的输入电压从零以预设的函数关系逐渐上升，直至启动结束，在电动机达到额定转速时在机端加以全电压。晶闸管移相调压软启动一般有以下几种方式：
a 斜坡升压软启动
该启动方式仅调整晶闸管的导通角，使之与时间呈一定的函数关系增加，不具备电流闭环控制。其不足之处是，由于不限流，在电动机启动过程中，有时要产生较大的冲击电流，损坏晶闸管，对电网影响较大，工程上基本不采用。
b 脉冲冲击启动
在启动开始阶段，让晶闸管在极短时间内，以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升，进入恒流启动。这种启动方式，适合于重载并需克服较大静摩擦力的启动场合，
c 电压双斜坡启动
在启动工程中，电动机的输出力矩随电压增加，在启动时提供一个初始的启动电压，根据负荷可调，将调到大于负荷静摩擦力矩，使电动机可以立即开始转动，这时输出电压从开始按一定的斜率上升，电动机不断加速，软启动装置在启动过程中自动检测达速电压，当电动机达到额定转速时，使输出电压达到额定电压。
d 限流启动
就是在电动机的启动过程中限制其启动电流不超过某一设定值的启动方式，其输出电压从零开始迅速增长，直到输出电流达到预先设定的电流限值，然后保持输出电流，在预先设定的情况下逐渐升高电压，直到额定电压，使电动机的转速逐渐升高，直到额定转速。这种启动方式的优点是启动电流较小，而且可按实际需要调整，对同级电网影响较小。启动电流可以达到Ist≤（2.5-2.8）*Ie。是一种较理想的启动方式。
e 突跳启动
在启动开始阶段，让晶闸管在极短时间内全导通后迅速回落，这个时间可以人为进行调节，再按原设定值线性上升，进入恒流启动。此种启动方式有点类似于脉冲冲击启动，只是启动时冲击电流的相对大小不同。
4.3变频变压启动
变频启动是在变频调速系统中，用逐步提高电动机定子绕组的供电频率来提高电动机的速度。这种启动方式同时降低了电动机的机端电压和启动电流，与其他启动方式相比，启动电流小而启动转矩大，对电动机无冲击转矩，对电网无冲击电流，既不影响其他设备的运行，又具有理想的启动特性。但是这种启动方式设备复杂，价格昂贵，在不需要频繁启动的场所，如果仅仅为了得到良好的启动特性，而采用变频启动是无性价比可言的。在城市排涝中，一般的水泵机组装机容量较大，而年利用小时数较小，一般在200h以下，故没有装设变频启动的必要。
5：结论
综上所述以及近年来福州市区所建的排涝泵站采用的启动方式，如葛岐排涝站采用液态软启动，侯官排涝站采用晶闸管移相调压软启动，说明采用现代技术的液态软启动和晶闸管移相调压软启动已经成为主流的启动设备。液态软启动装置体积较大，启动过程中消耗的能量较大，电解液中含酸性物质，容易挥发，造成电气设备爬酸，地面湿滑，给泵站运行带来不便，有其不足之处。而晶闸管移相调压软启动随着设备国产化水平的提高，技术水平的不断升级换代，启动方式的灵活多样，较好的人机界面，越来越显示出其较高的性价比和优越性。笔者建议君竹排涝站采用晶闸管移相调压软启动设备。如果该设想可以实现，对福州市马尾区其他排涝泵站如马尾区1号雨水泵站、马尾区2号雨水泵站、万下水闸泵站等都有一定的指导意义。
参考文献
王栋 电动机软启动器实用技术
徐永根等 工业与民用配电设计手册
作者简介：林云（1965—）,男，福建福州人，福州市马尾区市政公用事业管理处工程师，多年从事市政防洪排涝工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
城市排涝泵站设施是城市基础建设的重要组成部分，随着我国经济的发展和改革开发的深入，城市经济总量不断壮大，城市防洪排涝对于发展经济、改善投资环境和保障人民生命财产安全具有重大而深远的意义。泵站启动方式的选择直接影响到排涝泵站运行的安全可靠性，选择恰当的泵站启动方式可以减小对城市电网的冲击电流，同时可以保证水泵机组的平顺运行，延长机组的使用寿命。保证同级配电系统中其他用电设备的安全运行。
2：现状概况：
福州市马尾君竹排涝站建于1988年，位于马尾开发区青洲路，装机容量5*250kw，承担着马尾开发区主要的市区排涝任务。水泵机组为立式轴流泵（水泵型号36 ZLB-100,配套电机型号TSL 14-10）,低压机组。现状的启动方式为全压启动，建成投产以来就存在由于启动方式的问题而影响泵站的稳定运行。依据笔者多年来的工作经验，水泵机组启动失败主要可分为电气因素及非电气因素，非电气因素有排涝河道中存在异物，如木棍、钢筋等，造成水泵堵转，电动机启动电流过大导致主回路跳闸。电气因素主要是电动机在启动时全压运行造成的冲击电流过大导致主回路跳闸。特别是2005年以后，随着水泵机组及电器设备的老化，每年都发生个别机组由于启动电流过大而造成主回路跳闸，全站断电，严重影响排涝泵站的安全稳定运行，给马尾开发区的市区排涝留下安全隐患。因此应改造排涝站的启动方式，采用先进的启动设备。
电气主接线图如下：
3：排涝泵站启动电流标准的设定
泵站启动电流标准的设定，是依据泵站在最不利的运行条件下，配电系统允许启动造成的最大系统电压降而确定的，即当同一母线上全部连接异步电动机时，应按最后一台最大机组的启动进行启动计算。这一标准是为了满足控制和保护电动机的接触器线圈的电压不低于释放电压及对本系统内其他用电负荷的影响，工程上一般采用：
Ust=（（Kmst*Pm+Pa）/Stn）*Uk%
其中：Ust--------啟动时配电系统的压降百分数
Kmst------电动机启动电流倍数
Pm---------电动机额定功率（kw）
Pa----------变压器带的其他负荷（kw）
Stn---------变压器的额定容量（kva）
Uk%-------变压器阻抗电压百分比
依据君竹排涝站的现状，排涝站的用电与市政公用事业管理处为同一供电系统，经计算得出电动机的启动电流应不大于3.37倍的额定电流。取Ist≤3*Ie 。
4：启动方式选择
交流感应电动机通常采用三种启动方式，直接启动、恒频降压启动、变频变压启动，现就各种启动方式的优缺点及适用性做如下比较，以期找出适合于君竹排涝站的具有较高性价比的启动设备。
4.1直接启动：
直接启动就是给电动机加额定电压，该启动方式具有启动速度快，启动电磁转矩大，君竹排涝站现状就是直接启动方式，但其危害性也较大，主要表现为：
a 对电网的冲击电流大：直接启动时的启动电流可达到额定电流的5~7倍，造成系统电压跌落，欠压保护可能动作，导致主回路跳闸，使电动机启动失败并影响其他电气设备的正常运行，目前的君竹排涝站启动运行就存在这种现象。
b 对电动机的冲击：过大的启动电流会使电动机的绕组迅速发热，加速其绝缘老化，从而影响电动机的电气寿命。
C 对设备产生机械冲击：突然的冲击转矩往往易损伤与电机连接的联轴器或传动齿轮，影响设备精度，缩短其使用年限。
4.2恒频降压启动：
恒频降压启动
当电动机的全压启动将引起配电系统的压降过大时，或在某些状况下规范不允许采用全压启动时，可采用降压启动。根据电动机启动电流与其端电压成正比的关系，采用降低电动机端电压的办法来降低启动电流，从而达到减小配电系统的压降，称为降压启动。降压启动因其采用的设备不同，又分为星三角形换接降压、自藕变压器降压、窜电抗器（电阻器）降压，及采用现代技术的液态软启动和晶闸管移相调压软启动。
4.2.1传统降压启动
包括星三角形换接降压、自藕变压器降压、窜电抗器（电阻器）降压等传统的降压启动都是在启动回路上先加以较小的启动电压，待电动机达到一定的转速后，以全压加于电动机的机端。由于其固有的工作原理，都存在或大或小的冲击电流，而且需增加自藕变压器、电抗器等电器设备，其体积都较大。
4.2.2液态软启动
液态软启动装置的电解液中有两个导电电极，即固定极板和移动极板，伺服系统驱动移动极板，通过改变两个极板在电解液中的距离来改变启动回路的串联电阻值，可以使电动机在2.5~3倍的额定电流下启动。同时，通过测量电解液的温度改变极板的初始位置，可以改变启动电阻的初始值，进而改变冲击电流的大小。投运时，电动机的电流呈阶跃上升，虽然冲击减小了，但还是存在。液态软启动装置的优点是不产生谐波，缺点是体积较大，启动过程中消耗的能量较大。而且由于电解液中含酸性物质，容易挥发，造成电气设备爬酸，地面湿滑，给泵站运行带来不便。
4.2.3晶闸管移相调压软启动
晶闸管移相调压软启动装置，即人们常说的固态软启动，在启动回路上串接晶闸管，通过移相控制其内部晶闸管的导通角，使电动机的输入电压从零以预设的函数关系逐渐上升，直至启动结束，在电动机达到额定转速时在机端加以全电压。晶闸管移相调压软启动一般有以下几种方式：
a 斜坡升压软启动
该启动方式仅调整晶闸管的导通角，使之与时间呈一定的函数关系增加，不具备电流闭环控制。其不足之处是，由于不限流，在电动机启动过程中，有时要产生较大的冲击电流，损坏晶闸管，对电网影响较大，工程上基本不采用。
b 脉冲冲击启动
在启动开始阶段，让晶闸管在极短时间内，以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升，进入恒流启动。这种启动方式，适合于重载并需克服较大静摩擦力的启动场合，
c 电压双斜坡启动
在启动工程中，电动机的输出力矩随电压增加，在启动时提供一个初始的启动电压，根据负荷可调，将调到大于负荷静摩擦力矩，使电动机可以立即开始转动，这时输出电压从开始按一定的斜率上升，电动机不断加速，软启动装置在启动过程中自动检测达速电压，当电动机达到额定转速时，使输出电压达到额定电压。
d 限流启动
就是在电动机的启动过程中限制其启动电流不超过某一设定值的启动方式，其输出电压从零开始迅速增长，直到输出电流达到预先设定的电流限值，然后保持输出电流，在预先设定的情况下逐渐升高电压，直到额定电压，使电动机的转速逐渐升高，直到额定转速。这种启动方式的优点是启动电流较小，而且可按实际需要调整，对同级电网影响较小。启动电流可以达到Ist≤（2.5-2.8）*Ie。是一种较理想的启动方式。
e 突跳启动
在启动开始阶段，让晶闸管在极短时间内全导通后迅速回落，这个时间可以人为进行调节，再按原设定值线性上升，进入恒流启动。此种启动方式有点类似于脉冲冲击启动，只是启动时冲击电流的相对大小不同。
4.3变频变压启动
变频启动是在变频调速系统中，用逐步提高电动机定子绕组的供电频率来提高电动机的速度。这种启动方式同时降低了电动机的机端电压和启动电流，与其他启动方式相比，启动电流小而启动转矩大，对电动机无冲击转矩，对电网无冲击电流，既不影响其他设备的运行，又具有理想的启动特性。但是这种启动方式设备复杂，价格昂贵，在不需要频繁启动的场所，如果仅仅为了得到良好的启动特性，而采用变频启动是无性价比可言的。在城市排涝中，一般的水泵机组装机容量较大，而年利用小时数较小，一般在200h以下，故没有装设变频启动的必要。
5：结论
综上所述以及近年来福州市区所建的排涝泵站采用的启动方式，如葛岐排涝站采用液态软启动，侯官排涝站采用晶闸管移相调压软启动，说明采用现代技术的液态软启动和晶闸管移相调压软启动已经成为主流的启动设备。液态软启动装置体积较大，启动过程中消耗的能量较大，电解液中含酸性物质，容易挥发，造成电气设备爬酸，地面湿滑，给泵站运行带来不便，有其不足之处。而晶闸管移相调压软启动随着设备国产化水平的提高，技术水平的不断升级换代，启动方式的灵活多样，较好的人机界面，越来越显示出其较高的性价比和优越性。笔者建议君竹排涝站采用晶闸管移相调压软启动设备。如果该设想可以实现，对福州市马尾区其他排涝泵站如马尾区1号雨水泵站、马尾区2号雨水泵站、万下水闸泵站等都有一定的指导意义。
参考文献
王栋 电动机软启动器实用技术
徐永根等 工业与民用配电设计手册
作者简介：林云（1965—）,男，福建福州人，福州市马尾区市政公用事业管理处工程师，多年从事市政防洪排涝工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。