Elspec Equalizer-ST——新的大电机带负载起动解决方案

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  Elspec是在国际上领先进行动态无功补偿和电能质量监测的公司,在全球有4个工厂(以色列、葡萄牙、美国),总部位于以色列Caesarea Industrial Park,主要市场在欧洲、亚洲、美洲,具有遍及全球的业绩、全球性的销售网络,Elspec公司在全世界70多个国家有销售,北美的通用电气、施耐德用Elspec的产品OEM后去销售,西门子每年从Elspec采购1000万美金的设备,可以看出该产品在国际上的地位。

  Elspec Equalizer-ST是一种应用于电机起动的、实时快速无功补偿系统,适合于电机带负载直接起动、解决电压跌落问题,目标客户是钢铁、水电、化工、港口、油田、水泥等行业大容量中压电机的起动,电压等级为400V、6kV、10kV。

  电气系统的挑战——电机在起动的短时间内需要一个非常高的无功功率,这个需求会生成6-7倍的额定电流,结果造成电网电压的跌落、通常电网未必能负担这么大的暂态电流,电网电压的跌落会对其他负载造成影响,一些情况下会造成电机不能正常起动。
  机械系统的挑战——在一些情况下对于机械系统来说,起动过程中的转矩是过度的,需要进行消除。
  解决方法——高性价比的快速补偿系统
  对于电气系统的挑战最优化的方法,是使用一个非常快速的补偿系统、在短时间内提供全部所需要的无功能量,防止电网电压的过度跌落,保持合适的电机端电压、同时帮助电机能够带负载起动。

  Equalizer-ST的概念
  Equalizer-ST和Elspec Equalizer非常相似,但相同容量的Equalizer-ST要比Equalizer便宜近50%(对大于1.5MVAr的系统)。Equalizer-ST系统适合于工作在相对较短的时间内,在短时间运行后、装置需要复位较长的时间。
  典型的电机起动只需要一个短的起动周期,因此Equalizer-ST只是被设计在短的时间段内承担高的电流。在这样的方式下,设备的制造成本以及造价都降低了。一个典型的任务周期是5%,这意味着如果Equalizer-ST工作20秒,它需要空下来6.7分钟。
  Equalizer-ST作为单独的设备,可以作为解决电气系统的挑战。当需要减少转矩的时候,Equalizer-ST可以与软启动器进行组合、来达到减少机械转矩和进行无功补偿的目标。

  对于交流电机市场上现在存在的主要解决方案有:传统电机起动(星/三角启动、自动变压器、通过斩波或串电阻)、电机软启动(适中的价格)、变频调速器(变频调速装置,非常高的价格)。
  传统的电机起动——为了帮助电机起动,一般情况下是把电机连接到电网上,使用接触器进行通断。
  优点:价格便宜。
  缺点:有步数的改变,引起了电气和机械的问题。
  软启动器——通过电子装置(通常是晶闸管),电机的电压是使用相位进行控制。用这种方法起动时不会有步数,延长了电机起动的时间并减少了起动转矩。这最终减少了电机起动时的电流需求,同时使得电机能够起动。
  优点:减少启动时的转矩、减少启动时的电流。
  缺点:当在弱电网的情况下,软启动器不能减少足够的电压跌落来进行成功的起动;会产生大量的谐波;每个电机都需要专门配一台软启动器;只是提供了部分的解决方法,不能够完全地防止电压跌落和高起动电流。
  变频调速器(变频调速装置)——变频调速装置将电压转变成直流、然后再逆变成交流(通常是通过脉冲调制),这种方法可以控制电机的转矩和速度。
  优点:电机速度可以被控制、最优化的过程被达到;转矩可以被控制;起动电流和电压跌落可以被控制。
  缺点:价格非常昂贵;对电网会产生谐波;因为脉宽调制可能会发出高频波;每个电机需要一个分别的变频调速器。

  特定的 Equalizer-ST应用
  单独应用
  在任何情况下如果需要直接起动电机,而且不会产生机械破坏,Equalizer-ST可以是一个非常有效的解决方法。在有很多电机的情况下——作为集中补偿系统,Equalizer-ST的优势更加地明显,可以分别起动多台电机。Equalizer-ST提高了电网的电能质量,而软启动器和变频器产生了谐波和电能质量问题。据统计很大比例的电机市场是可以进行直接起动的。
  组合应用
  如果需要降低启动时的转矩,Equalizer-ST不能单独使用,但可以和电机软启动器组合应用:
  在一些较弱的电网中,如果电机软启动无法充分地防止电压降低,电机有时将无法起动。如果电机调速不是非常必须的情况下,Equalizer-ST对于变频调速是一个相对比较便宜的方式。在电机起动发生电能质量问题的时候,Equalizer-ST可以改善电能质量。

  Equalizer-ST 系统计算选型
  在很多情况下并不需要对于全部的无功需求进行补偿,正确的系统容量计算是基于电压跌落在预定义的、可接受的范围内。
  当计算最大的电压跌落的时候,很重要的是要把电力标准所允许的电网电压跌落考虑进去。根据EN-50160电压波动是:Un=±10%,95% 的时间电压跌落应该在Un=±10%之内,这意味着在任何时候最大10%的电压跌落是允许的。而其他5%的时间是允许电压从额定值跌落15%。
  总结:这个案例研究是6Kv的电网,1MW的电机接在4MVa的变压器,说明了使用:
  直接起动、软启动器、Equalizer-ST全补偿、软启动器和80%的Equalizer-ST补偿、50%的Equalizer-ST部分补偿、软启动器和50%的Equalizer-ST补偿。
  下面的表格描述了每一个参数、以及各个参数所带来的结果,各方案的测试图例及详细计算(略)。


根据电压等级、电机功率、电压跌落范围,可以计算出所需要的kVar的容量,具体请联系Elspec中国代表处 021-51096325 elspec@21cn.com 。

  结 论:
  Equalizer-ST不会增加电压、电流的谐波水平(在很多其他情况下,谐波是会增加的);
  因电机起动时的无功需求、导致的电压跌落可以被消除,这也取决于造价、容量的取舍;
  使用Equalizer-ST降低了起动时间,减少了电机不必要的磨损、提高了电机的预期寿命;
  电机起动时使用Equalizer-ST,起动电流是最小的,并且可以得到最好的正弦波波形;
  用于中压的Equalizer-ST,需要通过升压变压器、加上一些保护,在很多特定工况下、价格也比使用中压软起动器便宜(特别是有多于一台的电机需要起动时)。

Elspec Equalizer——常规的动态补偿+起动系统

  Elspec Equalizer-ST使用于电机起动阶段,是短时工作制;如果需要电机起动+常规动态补偿,可以使用常规的Equzlizer系统。大功率的电机直接连到电网,在起动的时候消耗很大的电流(比稳态的时候高出6倍);长距离输送导线线损造成的电压降落,同样使得电机没有足够的力矩进行起动。
  Elspec Equzlizer能够跟随这无功电流,5-20ms全部无功补偿,减少了无功电流的瞬时损耗,减少了电压跌落,保护了用电设备。在很多场合由于Elspec动态补偿产品的使用,取代了原有的降压启动、或者是电机软启动器。

  从实验数据分析得出:使用Elspec Equzlizer代替软启动装置起动大功率电机,起动效果比较明显,起动时间大大缩短,能有效的提高供电质量,提高功率因数、稳定末端电压、减小谐波率等。对于远距离的大电机代替软启动器起电机方案是可行的,对于多台大功率电机更为适用,可以满足“电机起动+动态无功补偿”,性价比非常出色。

Elspec动态电容补偿产品,Equalizer在业内唯一能真正做到5-20ms投切全部电容器组,Activar以其极佳的性价比应用在泛工业场合,Equalizer-Turbo具有电压跌落支持和低电压穿越功能。
Elspec G4000电能质量监测黑匣子,在线式EG4410(连续记录一天)、EG4420(连续记录一个月)、EG4430(连续记录一年),便携式EG4500(连续记录一年)、EG3500(连续记录48小时)。

更多起动补偿资料请联系 Elspec中国业务经理 邓先生 021-51096325(上海)info@elspec.com.cn