本实用新型涉及电气设备技术领域，尤其是一种用于多台大功率同步电机的启动系统。
背景技术：
随着工业的快速发展，大功率高压同步电机在工业中的应用越来越广泛，很多领域内一台大型的机械上往往会用到多台大功率同步电机。现有的大功率同步电机的启动系统是通过电控箱来控制的，由于大功率同步电机的电压等级高、启动过程复杂，因此启动电机时存在对电网冲击力大，易造成故障以及启动效率低、启动成本高的问题，因此，如何实现大功率同步电机“一拖多”的智能化启动，成为了本领域技术人员重要的研究课题。
技术实现要素：
本实用新型提供一种大功率同步电机启动系统，这种电机启动系统可以解决现有多台大功率同步电机启动时存在的对电网冲击力大，易造成故障以及启动效率低、启动成本高的问题。
为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：该大功率同步电机启动系统，包括多个同步电机单元、plc和至少一台变频器，所述plc的控制端头设有上位机，所述plc通过集散控制系统与所述变频器的信号端对应相接；所述变频器的电源输入端与变频器输入母线之间串联有变频器电源输入隔离刀闸和变频器电源输入断路器，所述变频器的输出端与所述启动母线之间串联有变频器输出隔离刀闸和变频器输出断路器；所述同步电机单元包括分启动母线和与所述分启动母线相连接的电机、电机励磁变和电机主变，所述分启动母线与所述启动母线之间串联有电机启动隔离刀闸和电机启动断路器，所述电机主变与工频母线之间串联有工频运行隔离刀闸和工频运行断路器，所述电机励磁变与所述分启动母线之间串联有励磁变隔离刀闸和励磁变断路器；所述变频器电源输入隔离刀闸、所述变频器电源输入断路器、所述变频器输出隔离刀闸、所述变频器输出断路器、所述电机启动隔离刀闸、所述电机启动断路器、所述工频运行隔离刀闸、所述工频运行断路器、所述励磁变隔离刀闸和所述励磁变断路器的控制端分别与所述plc的信号输出端相连接。
上述技术方案中，更具体的技术方案还可以是：所述变频器电源输入隔离刀闸、所述变频器输出隔离刀闸、所述电机启动隔离刀闸、所述工频运行隔离刀闸和所述励磁变隔离刀闸均为电动刀闸；所述变频器电源输入断路器、所述变频器输出断路器、所述电机启动断路器、所述工频运行断路器和所述励磁变断路器均为真空断路器。
进一步的：所述变频器输入母线上连接有变频器保护电压互感器；所述分启动母线上连接有电机保护电压互感器。
进一步的：所述变频器的启动电源为双路电源，所述变频器输入母线与所述双路电源之间连接有启动电源切换刀闸。
由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：
1、由于本大功率同步电机启动系统中联接有变频器以及通过plc控制的变频器电源输入隔离刀闸、变频器输出隔离刀闸、电机启动隔离刀闸、工频运行隔离刀闸、励磁变隔离刀闸、变频器电源输入断路器、变频器输出断路器、电机启动断路器、工频运行断路器和励磁变断路器；并且这些刀闸均为电动刀闸，这些断路器均为真空断路器；实现了plc控制下的有序分、合、储能，不仅结构简单，启动效率高、启动成本低，而且避免了同步电机启动时对电网冲击和误操作。
2、由于变频器电源输入端与变频器输入母线之间串联有变频器电源输入隔离刀闸和变频器电源输入断路器，变频器的输出端与启动母线之间串联有变频器输出隔离刀闸和变频器输出断路器，并且分启动母线与启动母线之间串联有电机启动隔离刀闸和电机启动断路器，采用了电气硬联锁和软联锁，不仅确保了系统运行的准确性，可靠性、避免了误操作，而且可实现变频器同时满足“外同期”与“内同期”的条件下才允许并网运行，并于同步电机并网成功后，变频器自动退出，提高了并网可靠性。
附图说明
图1是本实用新型实施例的原理框图。
图2是本实用新型实施例的多台大功率同步电机启动系统的一次拓扑图。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本实用新型作进一步详述：
图1、图2所示的大功率同步电机启动系统，包括多个同步电机单元1、plc3和至少一台变频器2，本实施例的变频器2有二台，一台为在用的变频器，另一台为备用的变频器，当在用的变频器出现故障时可切换至备用的变频器，不影响人们使用；plc3的控制端头设有上位机4，plc通过集散控制系统5与每台变频器2的信号端对应相接；每台变频器2的启动电源6均为双路电源，每台变频器2的启动电源6与变频器输入母线7之间均连接有启动电源切换刀闸8；变频器输入母线7与变频器2的电源输入端之间均串联有变频器电源输入隔离刀闸9和变频器电源输入断路器10，变频器2的输出端与启动母线11之间均串联有变频器输出隔离刀闸12和变频器输出断路器13；变频器输入母线7上连接有各自的变频器保护电压互感器14；每个同步电机单元1均包括有分启动母线1-1和与分启动母线1-1相连接的电机1-2、电机励磁变1-3和电机主变1-4，分启动母线1-1与启动母线11之间均串联有电机启动隔离刀闸15和电机启动断路器16；工频母线17与电机主变1-4之间串联有工频运行隔离刀闸1-5和工频运行断路器1-6，分启动母线1-1与电机励磁变1-3之间串联有励磁变隔离刀闸1-7和励磁变断路器1-8；分启动母线1-1上连接有电机保护电压互感器1-9；变频器电源输入隔离刀闸9、变频器输出隔离刀闸12、电机启动隔离刀闸15、工频运行隔离刀闸1-5和励磁变隔离刀闸1-7均为电动刀闸；变频器电源输入断路器10、变频器输出断路器13、电机启动断路器16、工频运行断路器1-6和励磁变断路器1-8均为真空断路器；变频器电源输入隔离刀闸9、变频器电源输入断路器10、变频器输出隔离刀闸12、变频器输出断路器13以及电机启动隔离刀闸15、电机启动断路器16、工频运行隔离刀闸1-5、工频运行断路器1-6、励磁变隔离刀闸1-7、励磁变断路器1-8的控制端分别与plc的信号输出端相连接；plc控制变频器电源输入隔离刀闸9、变频器电源输入断路器10、变频器输出隔离刀闸12、变频器输出断路器13、以及电机启动隔离刀闸15、电机启动断路器16、工频运行隔离刀闸1-5、工频运行断路器1-6、励磁变隔离刀闸1-7、励磁变断路器1-8的断开或合闸；本实施例的变频器输入母线7、启动母线11和分启动母线1-1的电压均为10kv；工频母线17的电压为110kv；
其启动步骤如下：
1）首先在上位机上输入需启动的电机编号，plc对所启动的电机及相应的变频器进行选择后输出相应的选择信号给集散控制系统，集散控制系统将该选择信号与其内预设的选择信号值比较后作出选择是否正确的判断，确认正确后反馈给plc；
2）plc收到正确的选择信号后对电机的启动条件进行判断；
3）当满足启动条件时，plc发出电气操作指令，使变频器电源输入隔离刀闸、变频器输出隔离刀闸、电机启动隔离刀闸、工频运行隔离刀闸和励磁变隔离刀闸合闸，此时变频器电源输入断路器、变频器输出断路器、电机启动断路器、工频运行断路器和励磁变断路器分别储能，然后集散控制系统发出变频器启动就绪信号给plc；
4）plc收到变频器启动就绪信号并确认无误后，向集散控制系统发出电机启动命令；
5）集散控制系统收到电机启动命令后控制变频器电源输入断路器、变频器输出断路器和电机启动断路器合闸，变频器启动并按预设加速曲线进行升速；
6）当变频器启动速度≥97%，△u≤3%u，△f≤3hz，△φ≤5°时集散控制系统控制工频运行断路器和励磁变断路器合闸，同时控制变频器电源输入断路器、变频器输出断路器和电机启动断路器、变频器电源输入隔离刀闸、变频器输出隔离刀闸、电机启动隔离刀闸断开；其中：△u为工频电压与变频器输出电压之间的差值；u为工频电压值，△f为工频频率与变频器输出频率之间的差值，△φ为工频相位角与变频器输出相位角之间的差值；
7）重复上述1）至6）的步骤，直到所有的同步电机单元均完成并网，即得。
本实用新型不仅实现了plc控制下的有序分、合、储能，避免同步电机启动时对电网冲击和误操作，确保了系统运行的准确性和可靠性，而且提高了并网的可靠性。
1.一种大功率同步电机启动系统，包括多个同步电机单元，其特征在于：还有plc和至少一台变频器，所述plc的控制端头设有上位机，所述plc通过集散控制系统与所述变频器的信号端对应相接；所述变频器的电源输入端与变频器输入母线之间串联有变频器电源输入隔离刀闸和变频器电源输入断路器，所述变频器的输出端与启动母线之间串联有变频器输出隔离刀闸和变频器输出断路器；所述同步电机单元包括分启动母线和与所述分启动母线相连接的电机、电机励磁变和电机主变，所述分启动母线与所述启动母线之间串联有电机启动隔离刀闸和电机启动断路器，所述电机主变与工频母线之间串联有工频运行隔离刀闸和工频运行断路器，所述电机励磁变与所述分启动母线之间串联有励磁变隔离刀闸和励磁变断路器；所述变频器电源输入隔离刀闸、所述变频器电源输入断路器、所述变频器输出隔离刀闸、所述变频器输出断路器、所述电机启动隔离刀闸、所述电机启动断路器、所述工频运行隔离刀闸、所述工频运行断路器、所述励磁变隔离刀闸和所述励磁变断路器的控制端分别与所述plc的信号输出端相连接。
2.根据权利要求1所述的大功率同步电机启动系统，其特征在于：所述变频器电源输入隔离刀闸、所述变频器输出隔离刀闸、所述电机启动隔离刀闸、所述工频运行隔离刀闸和所述励磁变隔离刀闸均为电动刀闸；所述变频器电源输入断路器、所述变频器输出断路器、所述电机启动断路器、所述工频运行断路器和所述励磁变断路器均为真空断路器。
3.根据权利要求1或2所述的大功率同步电机启动系统，其特征在于：所述变频器输入母线上连接有变频器保护电压互感器；所述分启动母线上连接有电机保护电压互感器。
4.根据权利要求3所述的大功率同步电机启动系统，其特征在于：所述变频器的启动电源为双路电源，所述变频器输入母线与所述双路电源之间连接有启动电源切换刀闸。
技术总结