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【摘 要】具有智能性的软启动器对传统的电机启动方式形成了极大冲击，目前，在水力发电站中软启动器的应用就十分普遍。但由于种种原因，软启动器运行过程中也容易发生故障。本文结合软启动器在水力发电站中的使用情况，对软启动器的运行故障原因进行了分析，并提出了相应的对策建议，以确保软启动器的使用功能，保证水电站的正常运行。
【关键词】软启动器；运行故障；原因分析；抗冷凝加热器；智能温湿度控制器
水电站传统的电动机控制装置采用的是接触器、磁力启动器直接启停方式，缺点是控制方式简单、不灵活，对系统冲击较大且控制元件易损坏，维护工作量大。随着科学技术的发展，自80年代初，带有智能功能的软启动器得到了推广使用，并对传统的启动方式形成极大冲击。它以控制方式灵活简便，对系统冲击小且控制元件不易损坏以及维护方便等诸多优点正逐步取代传统的控制装置。
电机软启动器相对传统电机控制系统而言，尽管优点十分明显，但也存在某些缺陷：由于水电站辅助设备一般安装在相对潮湿的水轮机层或蜗壳层，所处环境湿度较大、环境温度较高、通风条件较差，因此在实际应用过程中，由于软启动器外壳密封不好引起其内部控制电路板出现凝露或电站运行维护人员操作不当，从而引起软启动装置故障或损坏的情况时有发生。本文将针对软启动器的运行环境，详细分析软启动器运行故障原因，并对针对故障w问题提出相应的对策建议。
1、软启动器硬件结构
电机软启动器主要由电流检测回路、电压检测回路、微处理器（CPU）、存储器、触发回路、可控硅（SCR）、内置接触器（KM）、显示器和操作键盘等部分组成，并组装在一个壳体内。
2、软启动的主要起动方式
软起动器的起动方式是指用什么方法使电动机由静止态到稳定的运转态。例如限电流起动， 电压斜坡起动， 电流带冲击的（“踢一脚”）起动（这个冲击有助于克服静阻矩），以及这些方式的交替或组合起动方式等。
（l）电压双斜坡起动： 如图1所示，在起动过程中， 电机的输出力矩随电压增加， 在起动时提供一个初始的起动电压Us，Us根据负载可调，将Us调到大于负载静摩擦力矩，使负载能立即开始转动。这时输出电压从Us开始按一定的斜率上升（斜率可调），电机不断加速。当输出电压达到达速电压Ur时，电机也基本达到额定转速。软起动器在起动过程中自动检测电压，当电机达到额定转速时，使输出电压达到额定电压。
图1 启动输出特性
（2）限流起动：就是电机的起动过程中限制其起动电流不超过某一设定值（Im）的软起动方式。其输出电压从零开始迅速增长，直到输出电流达到预先设定的电流限值Im，然后保持输出电流I （3）突跳起动：这一起动开始阶段，让晶闸管在极短的时间内全导通后回落，再按原设定的值线性上升，进人恒流起动，该起动方法适用于重载并需克服摩擦的起动场合。如采用此方式，还可以减少启动时的振动。其原理如图2所示：
图2 启动输出特性
3、软启动器运行故障原因分析
经过调查发现，设计人员在进行水电站辅助设备控制柜（箱）设计时，无论选用国产的还是进口的电机软启动装置产品，都曾出现过软启动装置故障和烧坏的情况，从而严重影响了水电站的安全运行。部分原因是装置本身的质量问题，但大多数情况是由于辅助设备控制柜（箱）设计时存在的缺陷和电站运行维护人员操作不当造成的。
由于水电站辅助设备一般安装在相对潮湿的水轮机层或蜗壳层，所处环境湿度较大、通风条件相对较差，特别是当水电站在枯水期时不发电，某些电站辅助设备也处于停止运行状态，此时一旦通电，由于柜内潮湿，往往会发生短路现象，从而将软启动装置烧坏。
虽然设计人员在辅助设备控制柜（箱）设计时，在控制柜（箱）内配置了抗冷凝加热器，但大多设计成手动投入运行方式，不能满足潮湿环境下水电站自动化的要求。
由于软启动装置内部电路板在潮湿环境下容易产生凝露现象，而辅助设备控制柜（箱）内的抗冷凝加热器设计时一般采用手动操作运行，此时如果电站运行人员未按操作规程完成对辅助设备控制柜（箱）进行预加热，而贸然进行电站机组开机，往往会引起软启动装置烧坏。
4、技术措施
通过对已运行电站的调查分析，发现软启动装置的故障往往是其内部控制电路板出现凝露造成的。因此，为保证水电站辅助设备控制系统能安全可靠地运行，在工程设计时除了选用技术性能指标高的软启动产品外，还可以采取一些辅助设计措施来保证软启动装置运行的可靠性，主要措施如下。
在辅助设备控制柜（箱）中加装智能温湿度控制器，通过控制器附带的传感器实时监测柜（箱）体内的温度和湿度变化，当使用环境（温度、湿度）不适合软启动装置正常运行时，控制器输出控制信号，控制抗冷凝加热器和风机开始工作。
在辅助设备控制柜（箱）内加装抗冷凝加热器；在辅助设备控制柜（箱）壳体上加装通风过滤网组；实际应用表明，通过采取上述措施，可基本消除引起软启动装置故障或烧坏的外部因素。
5、对策建议
水电站辅助设备控制系统涉及的内容很多，如高压空压机、低压空压机、冷却水泵、渗漏排水泵、检修排水泵、污水泵、调速器油泵、漏油泵等设备的控制（大多采用低压400V设备），上述设备的控制，除主回路一般都选用软启动装置外，其辅助控制回路由于各设备用途不同，工作原理也不同，存在较大的差异。限于篇幅，本文不对各相关设备的辅助回路的控制原理作介绍。
虽然水电站辅助设备控制系统工作原理不尽相同，但它们大多采用软启动装置进行电机启动，且实际使用过程中都存在由于控制柜（箱）的设计缺陷而导致软启动装置故障和烧坏的情况发生，严重威胁了水电站的安全运行。
在水电站辅助设备控制系统的设计时，除了选用技术性能指标高的软启动产品外，通过在辅助设备控制柜（箱）中加装智能温湿度控制器、抗冷凝加热器、通风过滤网组等器件，可大大降低发生“启动装置故障和烧坏”的概率。
5.1 智能温湿度控制器选型
智能温湿度控制器在设计选型时，应选用能适合高温、高湿和复杂环境下工作的产品，并能根据现场实际的温度和湿度情况，优化决定启动抗冷凝加热器还是启动风机。同时所选产品应具有故障检测（带远传）、声光报警功能，当执行机构不能有效调节温湿度时，提醒客户（或电站计算机中心）及时排除故障。
5.2 抗冷凝加热器选型
辅助设备控制柜（箱）内抗冷凝加热器的设计选型应考虑在交流220V运行时，加热器的设计须提供足够的热量。关于加热器的额定值选择，设计时一般按照柜体暴露表面积20W/m2配置。所选的加热器须实现机械保护，并且其带电部分应进行遮盖。控制柜（箱）设计完成，进行出厂实验时，加热器外罩的任何部分的表面温度不能超过70℃，另外加热器应配备展开的铝壳以防止外接触。
5.3 通风过滤网组选型
为了降低控制柜（箱）内温度、并将柜内湿气及时排出，设计时一般在柜体门上或柜顶配置通风口或加装风机。通风口一般选用铜制细网或其他合适的滤网（满足防护等级IP44），以防止昆虫、或其它害虫进入柜体内。在实际设计中，一般优先选用将风机和滤网组合在一起的“通风过滤网组”。
设计时，一般根据控制柜（箱）的外形尺寸大小，结合生产厂家提供的通风过滤网组的规格来进行产品选型。
6、结束语
综上所述，由于水电站的特殊环境，高温、潮湿环境是软启动器运行过程中发生故障或烧坏的主要外在原因。因此，在解决软启动器运行故障时，重点是如何克服这些不利因素。实践表明，本文所采取的技术对策效果十分明显，软启动器运行过程中发生故障或烧坏的次数明显减少，因此，值得供相关设计人员在设计时参考借鉴。
参考文献：
[1]储百森.二滩软启动器故障诊断及其改进建议[J].水电站机电技术，1999年第04期
[2]张硕；廉跃军；郭军茹.软启动器烧毁另类原因分析与解决[J]，河北省科学院学报，2006年03期
【关键词】软启动器；运行故障；原因分析；抗冷凝加热器；智能温湿度控制器
水电站传统的电动机控制装置采用的是接触器、磁力启动器直接启停方式，缺点是控制方式简单、不灵活，对系统冲击较大且控制元件易损坏，维护工作量大。随着科学技术的发展，自80年代初，带有智能功能的软启动器得到了推广使用，并对传统的启动方式形成极大冲击。它以控制方式灵活简便，对系统冲击小且控制元件不易损坏以及维护方便等诸多优点正逐步取代传统的控制装置。
电机软启动器相对传统电机控制系统而言，尽管优点十分明显，但也存在某些缺陷：由于水电站辅助设备一般安装在相对潮湿的水轮机层或蜗壳层，所处环境湿度较大、环境温度较高、通风条件较差，因此在实际应用过程中，由于软启动器外壳密封不好引起其内部控制电路板出现凝露或电站运行维护人员操作不当，从而引起软启动装置故障或损坏的情况时有发生。本文将针对软启动器的运行环境，详细分析软启动器运行故障原因，并对针对故障w问题提出相应的对策建议。
1、软启动器硬件结构
电机软启动器主要由电流检测回路、电压检测回路、微处理器（CPU）、存储器、触发回路、可控硅（SCR）、内置接触器（KM）、显示器和操作键盘等部分组成，并组装在一个壳体内。
2、软启动的主要起动方式
软起动器的起动方式是指用什么方法使电动机由静止态到稳定的运转态。例如限电流起动， 电压斜坡起动， 电流带冲击的（“踢一脚”）起动（这个冲击有助于克服静阻矩），以及这些方式的交替或组合起动方式等。
（l）电压双斜坡起动： 如图1所示，在起动过程中， 电机的输出力矩随电压增加， 在起动时提供一个初始的起动电压Us，Us根据负载可调，将Us调到大于负载静摩擦力矩，使负载能立即开始转动。这时输出电压从Us开始按一定的斜率上升（斜率可调），电机不断加速。当输出电压达到达速电压Ur时，电机也基本达到额定转速。软起动器在起动过程中自动检测电压，当电机达到额定转速时，使输出电压达到额定电压。
图1 启动输出特性
（2）限流起动：就是电机的起动过程中限制其起动电流不超过某一设定值（Im）的软起动方式。其输出电压从零开始迅速增长，直到输出电流达到预先设定的电流限值Im，然后保持输出电流I
图2 启动输出特性
3、软启动器运行故障原因分析
经过调查发现，设计人员在进行水电站辅助设备控制柜（箱）设计时，无论选用国产的还是进口的电机软启动装置产品，都曾出现过软启动装置故障和烧坏的情况，从而严重影响了水电站的安全运行。部分原因是装置本身的质量问题，但大多数情况是由于辅助设备控制柜（箱）设计时存在的缺陷和电站运行维护人员操作不当造成的。
由于水电站辅助设备一般安装在相对潮湿的水轮机层或蜗壳层，所处环境湿度较大、通风条件相对较差，特别是当水电站在枯水期时不发电，某些电站辅助设备也处于停止运行状态，此时一旦通电，由于柜内潮湿，往往会发生短路现象，从而将软启动装置烧坏。
虽然设计人员在辅助设备控制柜（箱）设计时，在控制柜（箱）内配置了抗冷凝加热器，但大多设计成手动投入运行方式，不能满足潮湿环境下水电站自动化的要求。
由于软启动装置内部电路板在潮湿环境下容易产生凝露现象，而辅助设备控制柜（箱）内的抗冷凝加热器设计时一般采用手动操作运行，此时如果电站运行人员未按操作规程完成对辅助设备控制柜（箱）进行预加热，而贸然进行电站机组开机，往往会引起软启动装置烧坏。
4、技术措施
通过对已运行电站的调查分析，发现软启动装置的故障往往是其内部控制电路板出现凝露造成的。因此，为保证水电站辅助设备控制系统能安全可靠地运行，在工程设计时除了选用技术性能指标高的软启动产品外，还可以采取一些辅助设计措施来保证软启动装置运行的可靠性，主要措施如下。
在辅助设备控制柜（箱）中加装智能温湿度控制器，通过控制器附带的传感器实时监测柜（箱）体内的温度和湿度变化，当使用环境（温度、湿度）不适合软启动装置正常运行时，控制器输出控制信号，控制抗冷凝加热器和风机开始工作。
在辅助设备控制柜（箱）内加装抗冷凝加热器；在辅助设备控制柜（箱）壳体上加装通风过滤网组；实际应用表明，通过采取上述措施，可基本消除引起软启动装置故障或烧坏的外部因素。
5、对策建议
水电站辅助设备控制系统涉及的内容很多，如高压空压机、低压空压机、冷却水泵、渗漏排水泵、检修排水泵、污水泵、调速器油泵、漏油泵等设备的控制（大多采用低压400V设备），上述设备的控制，除主回路一般都选用软启动装置外，其辅助控制回路由于各设备用途不同，工作原理也不同，存在较大的差异。限于篇幅，本文不对各相关设备的辅助回路的控制原理作介绍。
虽然水电站辅助设备控制系统工作原理不尽相同，但它们大多采用软启动装置进行电机启动，且实际使用过程中都存在由于控制柜（箱）的设计缺陷而导致软启动装置故障和烧坏的情况发生，严重威胁了水电站的安全运行。
在水电站辅助设备控制系统的设计时，除了选用技术性能指标高的软启动产品外，通过在辅助设备控制柜（箱）中加装智能温湿度控制器、抗冷凝加热器、通风过滤网组等器件，可大大降低发生“启动装置故障和烧坏”的概率。
5.1 智能温湿度控制器选型
智能温湿度控制器在设计选型时，应选用能适合高温、高湿和复杂环境下工作的产品，并能根据现场实际的温度和湿度情况，优化决定启动抗冷凝加热器还是启动风机。同时所选产品应具有故障检测（带远传）、声光报警功能，当执行机构不能有效调节温湿度时，提醒客户（或电站计算机中心）及时排除故障。
5.2 抗冷凝加热器选型
辅助设备控制柜（箱）内抗冷凝加热器的设计选型应考虑在交流220V运行时，加热器的设计须提供足够的热量。关于加热器的额定值选择，设计时一般按照柜体暴露表面积20W/m2配置。所选的加热器须实现机械保护，并且其带电部分应进行遮盖。控制柜（箱）设计完成，进行出厂实验时，加热器外罩的任何部分的表面温度不能超过70℃，另外加热器应配备展开的铝壳以防止外接触。
5.3 通风过滤网组选型
为了降低控制柜（箱）内温度、并将柜内湿气及时排出，设计时一般在柜体门上或柜顶配置通风口或加装风机。通风口一般选用铜制细网或其他合适的滤网（满足防护等级IP44），以防止昆虫、或其它害虫进入柜体内。在实际设计中，一般优先选用将风机和滤网组合在一起的“通风过滤网组”。
设计时，一般根据控制柜（箱）的外形尺寸大小，结合生产厂家提供的通风过滤网组的规格来进行产品选型。
6、结束语
综上所述，由于水电站的特殊环境，高温、潮湿环境是软启动器运行过程中发生故障或烧坏的主要外在原因。因此，在解决软启动器运行故障时，重点是如何克服这些不利因素。实践表明，本文所采取的技术对策效果十分明显，软启动器运行过程中发生故障或烧坏的次数明显减少，因此，值得供相关设计人员在设计时参考借鉴。
参考文献：
[1]储百森.二滩软启动器故障诊断及其改进建议[J].水电站机电技术，1999年第04期
[2]张硕；廉跃军；郭军茹.软启动器烧毁另类原因分析与解决[J]，河北省科学院学报，2006年03期