大电机软起动产业发展初探.doc

大电机软起动产业发展初探大力电工襄阳股份有限公司武汉技术中心总工程师余龙海1、 电动机软起动的技术含义电动机软起动产生于工业生产高度规模化和电力系统高度网络 化的矛盾日益尖锐的年代，大型电动机的应用越来越多，而电动机每 起动一次都对电网都有一次冲击，引起电网电压波动，严重地威胁到 电力系统的安全电动机软起动是通过采用降压、补偿或变频等技术 手段，实现电动机及机械负载的平滑起动，减少起动电流对电网的影 响程度，使电网和机械系统得以保护本技术领域研究的主要内容分 三个方面阐述：一是使电动机的输出力矩满足大型机械系统对电动机 起动力矩的要求，保证平滑加速，平滑过渡，避免破坏性力矩冲击； 二是使起动电流满足高压大型电动机承受能力的要求，避免电动机起 动发热造成绝缘破坏或烧毁；三是使起动电流满足电网电能质量相关 标准要求，减少电压暂降幅度，减少高次谐波含量等2、 电动机软起动对经济发展的作用提高能源利用效率，减少污染排放，建设可持续发展的工业经济 是时代的主题工业生产高度规模化是实现节能减排目标的必然选 择，软起动技术的产牛:及发展对解决丁-业牛:产高度规模化所面临的保 护电网、电机安全起动运转、拖动负载机械等一系列问题，提高社会 生产能力，具有重大意义。

首先是软起动产业对解决工业生产高度规模化和电力系统高度 网络化的矛盾，具有重要的现实意义工业生产规模化的结果是工业 装置单机容量越来越大，需要的电动机容量也越来越大然而电网的 容量不仅不可能与电动机等比例发展，而且随着网络化程度越来越 高，电网还变得越来越“脆弱”，任何电动机起动过程中异常情况的 发生，影响面不仅仅是需耍起动的场合本身，还可能是整个电力接入 端所在的系统，甚至系统所在的整个区域，保障电力系统安全运行， 已成为关系到国计民生的战略性问题因此，软起动技术的产生是以 较好地解决这一矛盾为冃的，进而保障电力系统安金运行，促进了现 代T业的规模化进程；软起动产业的发展也是以解决这一矛盾，满足 市场需求为动力，进而发展成为一个新兴的高科技产业，以满足不断 发展的市场的需要其次，软起动技术的产生及发展，促进了电力系统的优化，为实 现电力系统高效稳定运行，具有重要作用电动机是电网的重要组成 部分，电动机消耗的电能占全部发电量的60%,而大型电动机消耗的 电能占全部发电量的40%0回想二十年前两千千瓦的电动机就算大型 电动机，而如今上万千瓦级的电动机才叫大功率电机，可见电力系统 在发生重大变化。

难以想象，如果没有软起动，电力系统需要多大的 容量才能满足电动机起动的要求，如此大的电网是否可行？如果可 行，又需要多大的基础投入？如果电网不能满足，大型电动机将起动 不了，或起动造成系统电压崩溃，系统将不可能正常工作软起动技 术的产生及发展，解决了电动机起动这一重大难题，有利于电力应用 于跟多领域，有利于电力系统向高度网络化方向发展，同时促进电网 不断优化配置，确保始终运行于安全高效状态三是软起动技术的产生及发展，有利于大功率高压电动机运行特 性的优化，实现电动机的高效和可靠，对电机制造技术的发展与应用 起到极大地推动作用传统电动机设计中，要兼顾起动效果与运彳亍特 性，实际上很难取得两个方面的完美配合，有了软起动技术，在电动 机设计时，可以不考虑起动特性，只需一味追求高效运行特性，而起 动特性交由软起动技术解决另一方而，软起动技术的应用，对于电 动机的合理选用，保证拖动系统的高效运行有着重要作用3、大型电动机软起动产业发展的必要性在工业生产规模化程度较低的时代，电力系统网络化程度也很 低，电力系统稳定运行的重要程度不高，电动机软起动主要表现在对 电动机本身的保护，技术皆已经成熟，我们无需再花太多精力去研究。

随着T业牛产规模化程度的不断提高，高压和大容量代表电动机制造 和应用的发展方向，因为大容量可以提高电动机的能量转换效率和装 置的能源利用效率，而高电压可以提高电力输送效率大功率电动机 的广泛应用，使得用电设备与主力电网进一步靠近，它的起动过程直 接威胁到更大范围的电力安金软起动技术成为解决这一问题的必然 选择就电网技术、电机技术和其他机械拖动技术发展来看，也不可 能寻找到更好的解决电动机起动问题的办法因此软起动技术必然长 久存在，并因为有不断发展的市场的需要而有进一步发展的动力在工业飞速发展的当今社会，各类高压大功率电机的应用越来越 广泛，涉及冶金、石油、化工、水利、电力、建材、市政、船舶等行 业领域电动机作为工业装备的原动机，在工业规模化的进程中起到 了举足轻重的作用，不管是工业产品还是工业生产装备，都离不开电 机，特别是大功率电机电机使用量的增加对电机软起动技术提出了 越来越高的耍求软起动技术的发展和市场需求之间的差距表现在：*单机容量方而：大型工业项目越来越多，电动机功率越来越大, 起动难度也越来越大，对电网的要求也越来越大，而目前国内软起动 最大试用业绩不超过25MW,更大的都要进II。

性能方面：大型工业装备的多样化和个性化，耍求大功率软起 动技术有对应的多样化适应能力但是目前的软起动产品较为单一， 且有难于解决的矛盾，比如降压起动，减少了起动电流的同时也降低 了起动力矩，难于满足大转矩机械负荷的要求品种方面：我国目前高压大功率电动机软起动产品品种比较单 薄，只有降压起动，变频起动技术刚刚起步而降压起动分类中只有 水电阻、电子固态、饱和电抗及其衍生产品，还不能全面满足市场的 多样化需要质量方面：我国各种软起动装置质量水平良莠不齐，与国外产 品质量相比还有相当的差距，同样的技术同样的产品，在可靠性和产 品使用寿命方面就表现出很大的差距因此，提高我国大型电动机软起动技术水平与产业化能力，促进 电力工业的高速发展，促进大型工业准备国产化，具有现实的必要性4、大型电动机软起动产业发展的方向冃前，我国工业领域电机朝着三个方向发展：一是大容量：工业生产规模化发展的结果使电机朝着大型、超大 型方向发展；二是专用途：工业生产工艺过程发展的结果使电机的使用专业 化；三是高效率：这些不同的要求，在一定程度上都会牺牲电动机的 起动性能相对应的就需耍有不同的软起动技术和产品与之相适应，就目前 的软起动产业发展状况来看还不能完金满足要求。

虽然软起动己经发 展成为一个产业，软起动工程技术需要成为一个专门学科与之深入研 究、解决相关问题一方面大功率高压电动机起动过程中各相关因素需要识别，各相 关因素动态变化、相互作用、关联程度与规律需要研究，追寻在各种 用电环境、电机特性及负载特性条件下，实现电动机的起动对供电系 统影响最小的理想方式另一方面，电机软起动技术涉及到电机、电 力电子技术、微电子技术、信息与控制等多个学科领域，还需要大量 的具体技术的研究然而，我国在这一领域的技术水平还很落后，工业化中涉及的大 型电机及专用电机基本上还依赖于进口，电机的软起动高端产品也是 如此；同时作为一个新兴产业，与此相关的各类基础标准、技术条件、考察指标还缺乏统一共识及行业规范，软起动技术和产业的发展还需 要有专业的队伍来为之奋斗，需要专业的研发平台来支撑，以解决共 性的技术难题，需要全社会的关注来促进民族软起动产业的发展5、我国大型电动机软起动行业的发展现状高端技术r r 同步电动机SFC目前国内软起动行业状况是：中小功率的、低端的软起动产品制 造能力有余，比如转子起动器、水电阻软起动、低压电子固态软起动 等都属于此列而对于需要满足复杂条件要求的、技术含量高的产品, 研究和生产能力不足，比如高压供电系统较弱的电动机软起动、高压 超大型电动机的软起动还得靠进口产品。

降补固态技术性能水电阻电子固态电抗低端技术5 1015202530热变电阻容凤MI K上图为软起动技术及产业的一个分部示意图，①是国际领先技术、②是国内情况、③是大力集团软起动产业情况目前，国际国内具有万RW以上大型异步电动机变频软起动装置 制造能力的只有三家，它们是徳国西门子公司、美国ABB公司和襄樊 大力公司，中国新上的如冶金、石化等项目的大型异步电动机变频软 起动装置，国外公司儿乎占80%份额，大力公司釆用独创的降补软起 动技术，刚刚进入竞争行列；具有万川以上超大型同步电动机及软 起动装置制造能力的只有一家，就是德国西门子公司，中国规模化的 产业项目如冶金、造纸、抽水蓄能等全部大型同步电动机及软起动装 置，都是进口产品国外公司拿捏住了我们技术落后的软肋，胁迫工业企业不仅进口 软起动设备，还要进口电动机、进口励磁机这样一来，中国的软起 动、电动机及励磁机制造企业就没有自己发展的机会，所以越来越落 后恶性循环的后果严重限制了国内相关产业的发展，而使中国的工 业生产受制于人6、以大力电工为龙头的软起动联盟的形成早在2006年，经国家科技部批准，襄樊成为国家火炬计划襄樊 节能电机与电机控制设备特色产业基地，大力公司作为特色产业基地 的首批骨干企业已成为行业技术的领跑者；2009年，由湖北省科技 厅组织，大力电工率先发起的“湖北电机控制与电能质量优化装置产 业技术创新战略联盟”已经成立，联盟由积极投身于电机控制与电能 质量优化装置产业技术进步、从事相关发展战略、技术与产品的研究、 开发、生产、销售、服务的在行业中处于骨干地位的企业、科研单位 和大专院校等相关机构自愿组成；联盟以国家、省中长期科学和技术 发展规划纲要和《关于推进湖北省产业技术创新战略联盟建设的指导 意见》为指导，以“引导产业发展、推动技术创新”为宗旨，坚持面 向市场、平等自愿、优势互补、风险共担、利益共享的原则，促进产 业共性技术的研发与应用，建立跨地区、多层次的自主研发与开放合 作并存的创新模式，构建行业产学研结合的技术创新体系，提升自主 创新能力。

2010年4月，依托大力公司组建的湖北省高压大功率电动机软 起动工程技术研究中心通过了湖北省科学技术厅的认证中心将建立 高压大容量电动机软起动技术创新体系，不断吸收依托单位、高校、 科研院所及国内外同行业的科研成果到“中心”进行工程化、产业 化，促进我国大型工业装备国产化进程和软起动研究开发水平的持续 创新和提高，使关键技术跨越式发展；利用“中心”的运行机制，加 速促进科技成果的工程化、产业化进程，使工程技术成果成熟化、配 套化，向同行企业转移新技术，提高产品的市场竞争力，提高行业整 体技术水平；通过产品不断的升级换代，推动我国电机、电力、机械 等行业的技术进步和经济发展，为我国节能减排做出贡献；“中心” 将通过人才培训，提高国内相关企业的科研开发能力和技术创新能 力；通过技术开发、标准制订、工程转化及其辐射，提高国内相关企 业的生产技术水平，进而形成依靠科技进步，提高核心竞争力的可持 续发展的新局面。