【文章內(nèi)容簡介】 約60%～70%額定電壓，此電壓加在被啟動機組上，產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩使電動機啟動并加速，與此同時發(fā)電機則減速，當兩者轉(zhuǎn)速接近時給電動機加勵磁，使與發(fā)電機同步。之后，電動機在發(fā)電機驅(qū)動下同步加速到額定狀態(tài)。電動機同步并網(wǎng)后斷開發(fā)電機，完成啟動過程。半同步啟動方式的啟動過程特性見19。半同步啟動具有下列特點：① 與同步啟動相同，啟動過程與電網(wǎng)斷開，對系統(tǒng)完全沒有影響。② 被啟動機組應能適應異步啟動要求，阻尼繞組要有足夠的熱強度和機械強度。③ 與同步啟動不同的是沒有啟動同步階段，當逐臺依次連續(xù)啟動時發(fā)電機不需要停機即可啟動下一臺機組，故可縮短逐臺啟動投入抽水工況運行的啟動時間。④ 啟動機組的容量要大于被啟動機組容量的80%，啟動時間約3～5min。⑤ 啟動加勵磁過程較同步啟動復雜。（2）半同步啟動的適用范圍半同步啟動適用于各種容量機組的啟動，所需增加的附加費用與同步啟動方式相同。由于半同步啟動過程需分別操作兩臺機組，控制回路較復雜，因此很少采用。同軸小電機啟動(1)工作原理和特點同軸小電機啟動是通過裝在發(fā)電電動機頂部的一臺小容量繞線式異步電動機進行啟動和加速的。它比主機一般要少12對磁極，相應的同步轉(zhuǎn)速比主機額定轉(zhuǎn)速要高。為了調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，需在小電機的轉(zhuǎn)子回路接入液體可變電阻器，并有獨立的循環(huán)冷卻系統(tǒng)，供啟動過程中液體的冷卻。啟動過程中調(diào)節(jié)液體電阻器，使小電機保持一定的轉(zhuǎn)矩啟動主機，當主機接近同步轉(zhuǎn)速時，進行同步并網(wǎng)，切斷小電機電源完成啟動過程。同軸小電機啟動具有下列特點：① 由于小電機與主機同相連，1臺小電機只能啟動與之相連的發(fā)電電動機，故獨立性強。② 啟動電機容量與主機轉(zhuǎn)動慣量、啟動和加速時間有關(guān)。在轉(zhuǎn)輪室壓水條件下啟動電機容量約為主機容量的5%~8%。③ 小電機電源取自電網(wǎng)或廠用電，對電網(wǎng)的影響程度遠比異步啟動小得多。④ 不需要設(shè)啟動母線，但要配置電源開關(guān)設(shè)備、液體可變電阻器及其冷卻系統(tǒng)等設(shè)備，增加了廠房布置面積。⑤ 小電機位于主機頂部，增加了主機高度，有時也會因此而增加主廠房高度。小電機對主機軸系統(tǒng)振動也會帶來影響，尤其是高轉(zhuǎn)速機組。⑥ 主機完成啟動后，小電機仍隨主機空轉(zhuǎn)，增加了主機的損耗，使總效率有所下降。⑦ 小電機的電源可引自發(fā)電機電壓母線、主變壓器第三繞組或廠用電系統(tǒng)，見圖110。若電源取自廠用電，則應考慮啟動時對廠用電母線電壓波動的影響。（2）技術(shù)要點①額定出力啟動電機容量通常按短時工作制設(shè)計，故與啟動時間及連續(xù)啟動的次數(shù)有關(guān)。一般取啟動時間15min；考慮到啟動可能失敗，連續(xù)啟動次數(shù)大多定為2次。啟動電機的額定軸出力可由下式求得 （13）式中 PM—啟動電機的額定出力，kW；a —散熱系數(shù)，~，；P1P2—主機達額定轉(zhuǎn)速時，啟動電機加速和等速時的軸出力，kW； t1t2—加速和等速時間，s； nM —啟動電機的同步轉(zhuǎn)速，r/min； n—主機的額定轉(zhuǎn)速，r/min。為減少啟動力矩，小電機啟動通常是在主機水輪機轉(zhuǎn)輪室壓水條件下進行的。此時，啟動電機的額定出力約為主機出力的5%~8%。②加速時間和加速時的出力當用恒定的出力轉(zhuǎn)矩進行加速時，加速時間可按下式計算 （14）式中 t1—加速時間，s；H—主機的機械慣性常數(shù)，kWs/kVA；—主機額定轉(zhuǎn)速時加速時間的損耗，包括風損和摩擦損耗，%；—主機額定轉(zhuǎn)速時加速時的出力，%。在加速時的損耗中沒有計及主機的鐵損及勵磁回路損耗等，是因為這些損耗是在95%額定轉(zhuǎn)速下投入磁場斷路器后產(chǎn)生的，數(shù)值不大，對加速時間計算幾乎沒有影響。通常加速時間可取5min。啟動電機加速時的出力與加速時間的關(guān)系見圖111。③等速時的出力和等速時間等速時的出力可近似考慮與等速時的損耗相同。在等速時的損耗中，除風損和摩擦損耗外，還應包括勵磁回路的損耗，采用高壓同步方式時，還應考慮主變壓器的空載損耗。等速時間，在系統(tǒng)穩(wěn)定條件下取1min已夠，為留有余地，計算時可按2min考慮。④液體可變電阻器啟動電機在啟動和加速過程中，轉(zhuǎn)子回路的損耗作為熱能在液體可變電阻器中通過電解液散發(fā)。所需的電解液量Q可按下式計算 （15）式中 Q—電解液量，L； W—啟動電機轉(zhuǎn)子回路的損耗，kWs；△ T—電解液允許溫升，一般取500C，0C。考慮兩次連續(xù)啟動時，W值一般可取為機械慣性常數(shù)H與小電機額定容量乘積的3~4倍。液體可變電阻器系統(tǒng)由液體電阻、循環(huán)泵、控制閥、儲液箱、冷卻器等組成。液體電阻的電極浸在電解液中，通過調(diào)節(jié)電極間距離達到改變阻值的目的。（3）適用范圍同軸小電機啟動適用于各種容量機組啟動。早期曾用作機組臺數(shù)不多（如2~3臺）時的主要啟動方式。近年來，主要與同步啟動方式配合適用，而取1~2臺機輔以小電機啟動，以彌補同步啟動方式不能啟動最后一臺機的缺點。（4）小電機啟動主接線舉例圖112為日本奧清津電站的主接線，全站4臺機均用同軸小電機啟動，電源取自啟動變壓器。采用高壓側(cè)同步與換相。靜止變頻器啟動（1）工作原理這種方法是利用晶閘管變頻裝置產(chǎn)生從零到額定頻率的變頻電源，同步地將機組啟動、加速至額定轉(zhuǎn)速。靜止變頻啟動的典型接線如圖113所示。靜止變頻器由輸入設(shè)備（圖中為變壓器TR輸入，也可用電抗器輸入）整流器REC、平波電抗器DCL、逆變器INV、輸出設(shè)備（圖中為電抗器ACL輸出，也可用變壓器輸出）和控制柜組成。此外啟動回路還根據(jù)需要設(shè)置開關(guān)設(shè)備。機組啟動過程大致如下：在確認機組具備開機條件后，投入選擇開關(guān)SA和斷路器QF2，使被啟動機組與變頻啟動裝置互相連接，機組加上空載額定電壓的勵磁，然后投入電源斷路器QF1，變頻裝置向電機定子輸入頻率由零逐漸上升的三相交流電，定子三相電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與已勵磁的轉(zhuǎn)子相互作用而產(chǎn)生加速力矩，使機組升速至額定值，滿足同步條件時并網(wǎng)，完成啟動過程。就換流而言，啟動過程分為自然換流與強迫換流兩階段。①強迫換流階段在機組轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速5%以下時，雖然轉(zhuǎn)子繞組已給上一定的勵磁電流，但定子繞組所產(chǎn)生的感應電壓還不足以使逆變器自然換流。這整流器與逆變器都受位置傳感器所產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖控制，整流器產(chǎn)生一連串的脈沖電流，其頻率與機組轉(zhuǎn)速相對應，逆變器相當于一個切換開關(guān)輪流導通三相橋式電路中對應