软起动器在大型灌区泵站技术改造中的应用

朱向东

灌区泵站主要是为农田灌溉和排涝设置的抽水设施，是保障灌区农田免受或减少旱涝灾害，保证粮食产量的基础设施。随着科学技术的不断发展，泵站技术改造也逐渐走上了科技化、智能化、信息化、自动化的道路。本文通过对软起动器工作原理、功能特点、软起动器在茨淮新河灌区泵站技术改造中应用注意事项等方面的介绍，认为水泵使用软起动器，可延长电机寿命，增强泵站科技化、自动化和信息化管理水平，值得在大型灌区泵站技术改造中推广应用。

一、茨淮新河灌区续建配套与节水改造概况

安徽省茨淮新河灌区是全国大型灌区之一，位于安徽省淮北平原粮食主产区，是以茨淮新河（人工河道）作为水源工程的大型灌区。沿茨淮新河建有茨河铺、插花、阚疃、上桥四座大型节制闸和上桥、阚疃两座大型抽水站，以拦蓄区间径流和提取淮河水，用于灌区灌溉。1974～1992年间灌区陆续建成一、二级提水站733座；支渠以上渠道267条，总长946.6km。茨淮新河灌区续建配套及节水改造工程，于2006年正式启动。到2017年底，已实施完成项目79个，其中泵站改建56座。

二、软起动器应用于灌区泵站技术改造的缘由

茨淮新河灌区2017年前已改建的泵站，机组起动均采用传统的直接起动模式。随着灌区续建配套与节水改造的不断推进，灌区灌溉和排涝保证率的不断增强，灌区水稻种植面积逐渐增加；再加上农业生产力不断提高，人民生活需求显著提升，以及灌区内水稻种植方式由插种式改为撒播式，导致灌区首次用水周期的大幅缩短等；因此近年来灌区泵站改造时电机容量也在逐步加大，泵站变压器容量也随之增加。在泵站变压器接系统电时，供电部门常以电机启动电流过大影响电网稳定等理由不予办理，协调难度很大。其间也设想采用传统的降压起动方法来控制电机开启，但考虑到其起动过程中仍会产生数倍于额定电流的尖峰电流，依然会产生强大的冲击电流，有损电机寿命、影响电网稳定等而放弃。

采用软起动器，可以控制电动机电压，使其在启动过程中逐渐升高，很自然地控制启动电流，达到电动机平稳启动，机械和电应力降至最小。2018年在茨淮新河灌区泵站改造中，应用WKM6000P型软起动器，实现了电动机平滑无冲击起动。

三、软起动器的工作原理及功能特点

1.软起动器的工作原理

软起动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间（具体接线见图1）。使用软起动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通。电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转速时，启动过程结束。

2.软起动器的功能特点

（1）过载和缺相保护功能：软起动器引进了电流控制环，可随时跟踪检测电机电流的变化状况。通过增加过载电流的设定和反时限控制模式，实现了过载保护功能，当电机过载时，关断晶闸管并发出报警信号；一旦发生断流，即可作出缺相保护反应。

（2）过热保护功能：通过软起动器内部热继电器检测晶闸管散热器的温度，一旦散热器温度超过允许值后自动关断晶闸管，并发出报警信号。

（3）泵控制功能：软起动器所附带的软停车功能有效地避免水泵停止时所产生的“水锤效应”。

（4）定时低速运行功能：可根据用户设定的时间自行定时起动、停止水泵，防止水泵长期不用引起的卡堵现象发生。

（5）参数测试功能：通过按键在显示窗口选择显示电机的运行参数，如三相电压值、三相电流值、功率因数、运行时间等。

（6）其他功能：通过电子电路的组合，在系统中实现其他联锁保护；与自动控制系统相连，实现水泵的自动控制等。

3.WKM6000P型软起动器的起动模式和停机模式及应用

图1 软起动器接线示意图

WKM6000P型软起动器包括限电流起动、电压斜坡起动、突跳起动、电流斜坡起动、电压限流双闭环起动五种起动模式，以及软停车、自由停车两种停车模式。此次灌区泵站改造初步选定限电流起动和自由停车启、停模式。

限电流起动方式：在电机起动时，输出电压迅速增加到电机电流达到设定（且不大于）的起动限流值，随着输出电压的逐渐升高，电机逐步加速，当电机达到额定转速时，旁路接触器吸合，电机输出电流迅速下降至额定电流或以下，起动过程完成。

四、软起动器在灌区泵站技术改造中应用注意事项

软起动器在安装过程中，一定要按照正确的步骤进行，避免其出现故障，降低使用寿命。一是应根据厂家提供的产品样本中显示的额定电压，选择安装相应的快速熔断器用以保护软起动器。二是在软起动器一次控制回路中安装断路器，保护工作人员的安全。三是软起动器应装设旁路接触器，有效减少软起动器数量过多导致的谐波干扰。四是对软起动器进行合理的调节，减少调试后出现故障的几率，保证水泵能够正常运行。五是安装软起动器时应在其上下方留出一定空间，以使空气能流过其功率保证模块散热等。

五、结语

软起动器是一种新型的、性能优良的电动机起动装置，是当前水泵交流异步电机起动的首选产品。在灌区泵站技术改造中使用软起动器，可延长电动机的使用寿命，减少电动机启动时产生的巨大电流对配电网的冲击，同时降低了泵站变压器容量而降低电能损耗；软起动器与自动控制系统的结合，可实现水泵的自动化控制，大大减少了泵站日常管理的人力资源消耗，增强了泵站的自动化、信息化和科技化管理水平，值得在大型灌区泵站技术改造中推广应用