水阻櫃，別名水阻，又被稱為液阻櫃，在國內各大工礦企業大量普及使用。
基本介紹
- 中文名：水阻櫃
- 額定電壓：3，6，10（KV）
- 起動電流倍數：2－3.5le
- 櫃體防護等級：IP20 IP30
現狀,工作原理,分類,內部結構,運行相關,技術參數,改造與影響,
現狀
水阻，顧名思義，即水電阻（又被稱為液阻櫃）。此技術最早發源於日本，在1985年上半年被引進到中國，在當今大容量電機上得到廣泛的套用，現階段比較適合中國的國情。由於電動機直接起動時，起動電流會達到電機額定電流的7~8倍，一般上一級變壓器的容量都承受不了，特別是大功率的電機，必須加裝起動設備，否則會造成變壓器局部下跳閘。
早先的起動設備，主要有：電阻器起動和頻敏起動等。電阻器起動通過切換電阻的數量，改變串入電機的電阻，由於切換電阻屬於有級調速，所以切換瞬間衝擊較大。頻敏起動據說是諧波成分比較大。
隨著技術的逐步進步，後期發展的水阻起動，由於屬於無級調節，所以起動過程較平滑，切換無衝擊電流等等優點。
水阻櫃實物
工作原理
在被控繞線電動機的轉子迴路中串入特殊配置的電解液作為電阻，並通過調整電解液的濃度及改變兩極板間的距離使串入電阻阻值在起動過程中始終滿足電機機械特性對串入電阻值的要求，從而使電動機在獲得最大起動轉矩及最小起動電流的情況下均勻升速，起動結束，電氣開關短接轉子迴路。
分類
按照電機的不同，分為兩種水阻：
一種是轉子串水阻，即電機屬於繞線式電機，即轉子迴路未短接。此時通過改變起動過程中轉子迴路的電阻值來逐步實現軟起動。
二是定子串水阻，即電機屬於鼠籠型電機，即轉子迴路在電機內部已短接。此時通過改變起動過程中定子迴路的電阻值來逐步實現軟啟動。
按照實現方式的不同，分為兩種水阻：
一種是溫度改變阻值大小，即在啟動過程中，由於液體內部的電解液隨著液體溫度的升高，電解液分子活動加劇，使電阻值逐步減小，逐步改變機端電壓，使之達到軟起動的目的。
二是通過櫃內增加極板升降電機，勻速的改變輸入輸出極板之間的距離，改變電阻值的大小，逐步改變機端電壓，使之達到軟起動的目的。
其中若是溫度改變阻值大小，主要屬於定子串水阻系列。
若通過極板升降電機改變阻值大小，則定子和轉子串水阻都可。
內部結構
若以溫度改變阻值，其櫃內部主要包括：
1、 旁路櫃：主要是起動完畢後，將水阻櫃短接。
按一次原理的不同，和短接接觸器的數量，有的在短接後將水阻完全拖開的，有的在短接後，水阻仍然帶電。
根據客戶需要，選擇真空斷路器或者真空接觸器。真空斷路器需要分、合閘操作，而真空接觸器又分為電保持和機械保持式，電保持不需另增加分閘操作，掉電即分閘，而機械保持式需要分閘操作。
2、 水阻櫃主體：主要包括3個獨立的水箱，水箱底部有一固定的銅極板，水箱 上部有一固定的銅極板，分別引出進出一次線。
主要根據電機大小，計算需要的散熱液體體積，則櫃體體積有大有小。例如電機在10MW，則水阻櫃主體可能達到10米*2米*4米。
若以極板升降改變阻值，其櫃內部主要包括：水箱（三相分開），一套極板，極板升降電機和相應的軸承，及短接接觸器（短接的接觸器也應客戶需要）PLC等。
運行相關
1、若以溫度改變阻值：
待廠家調試完後，每個極板都浸泡在水中，水中加入了根據計算的電解粉。起動時，通電後，則水阻內，溫度逐漸升高，電解液分子活動加劇，極板之間的電阻值逐步減小，電機端的電壓逐步由低到高，根據調整的時間，起動完畢後，短接接觸器短接，起動完成，水阻被甩開。此種原理的水阻，電機進行連續重起時，由於每次重起時，水溫不一致，因此其啟動特性會有差異。在啟動時間間隔較長的情況下，其啟動特性基本可保持一致。
若以極板升降改變阻值：
待廠家調試完後，每個極板都浸泡在水中，水中加入了根據計算的電解粉。起動前，上極板在最上面，起動時，上極板在升降電機的帶動下，逐步下移，（有的設定是下移幾秒，停幾秒，繼續下移，重複）則兩極板之間的距離減小，相應的兩極板之間的電阻值減小，則電機端的電壓逐步由低到高，當上極板移動到最下限位時，短接接觸器短接。與此同時，上極板開始往上回升，升到最上限位時，起動完成。此運力的水阻，電機連續啟動時，啟動特性差別不會很大，但是伺服電機等部件造成水阻為維護量略上升。
水電阻已經做到10MW以上，所以在我們所涉及的功率範圍以上兩種與變頻配合使用，問題都不大。
技術參數
一般水阻啟動，起動電流倍數在2~3.5倍之間，網側壓降都能滿足上一級變壓器的容量要求。
根據電機大小，起動時間一般為20~40秒，時間一般都可調，一般超過40秒，則開關櫃會有反時限保護。
“水阻起動信號”： 現一般的水阻櫃，都是採用PLC控制，其中，水阻櫃起動信號，取的是對應的開關起動櫃的“斷路器合閘狀態”，也就是說，當開關櫃的斷路器合閘以後，水阻櫃的PLC接收到信號後，就開始起動，如極板開始下移。
當開關櫃的斷路器分閘以後，水阻櫃的PLC接收到信號後，就將短接接觸器分斷。
工頻耐受電壓（KV/Min）：25，30/32，38/42（相對地）12，15，18（同相間）
起動時間（S）：10－60－120（可調）
電液正常工作溫度（℃）：O－70
連續起動次數（次）：3－4
改造與影響
轉子串水阻：（對應繞線式電機，手動旁路）
一次迴路的改造，與普通的變頻改造一樣；
二次迴路的改造，需從水阻櫃的短接接觸器引出一對“短接接觸器常閉點”，接入變頻器的“急停”迴路，可理解為：若水阻櫃的短接接觸器不短接，則變頻器無法起動。要注意的是接入“急停”迴路時，要繞過“遠程/就地”轉換開關。
即等繞線式電機轉子短接後，作為鼠籠式電機起動。
在現場，我也見到另類的轉子串水阻變頻改造，用戶直接將電機的轉子連線處打開，將轉子上直接短接上銅排，則成為了鼠籠式電機。此時，已完全甩開了水阻。但萬一變頻器發生故障，變頻轉為工頻時，則需要將轉子上的銅排拆下，比較麻煩。但選擇權在於用戶，用戶認為自己的轉子經常會發生放炮現象，所以短接後比較合適。
也就是說，如果是轉子串水阻，會相應的簡單，出廠圖紙只需增加一處即可。
定子串水阻：（對應鼠籠型電機）
此改造相對複雜，需要確定的內容主要如下：
1、 短接接觸器的情況：
短接接觸器最少是一個，有時也有兩個，也可能是三個。
其中要詢問清楚各接觸器的合、分閘順序，這個在自動旁路櫃中一定要弄清楚，因為在自動變/工頻轉換過程中，可能會造成嚴重後果。
要詢問清楚各接觸器的自鎖方式，是電保持，還是機械式保持。如是電保持，合分閘共用一個信號即可。如是機械式保持，則合、分閘要分開設計。
2、 水阻櫃起動信號
變頻改造前，水阻櫃起動信號接收的是“斷路器常開點信號”。
若變頻改造後，則一般需要在此起動迴路里增加變頻器“工頻狀態”信號。
即工頻時，水阻仍正常起動，若變頻時，則水阻櫃不起動。
3、 水阻櫃短接信號
變頻改造前，水阻櫃短接信號接收的是“下限位行程開關信號”。
變頻改造後，則根據要求靈活改變，需在短接接觸器的合、分閘迴路增加控
制信號。控制方式根據客戶要求及系統安全性確定。
