前言： 

    高压软起动市场很大，竞争也非常激烈。由于国外品牌价格昂贵，很难在中国市场上分得一杯羹，所以国产品牌占据了几乎整个国内市场，同时，这也给国内生产液态、固态软起动器的厂家带来了很大的机遇和挑战。由于液态、固态高压软起产品原理不同，技术特点和性能不在同一个水平上，市场占有率和拓展前景也存在很大差异。无庸讳言，目前国产高压液态软起动产品占据国内大部分市场份额是不争的事实，但是高压固态软起动产品以其更加优越和稳定的性能越来越得到用户的认可，因此，厂家们的技术和价格之争也越演愈烈，更促成了高压软起产业突飞猛进的发展。为了解业界的发展现状，我们仔细聆听了圈子里有代表性的这几大家的声音。

1、能否谈谈高压电机软起动在整个软起动行业中市场份额的估计？

曹福东： 
    随着我国国民经济的发展，中国的电机行业发展非常迅速。2005年行业总产值为1424.8亿元较去年增长43.4％，产品销售收入1356.8亿元较去年增长44.6％。利润总额73.54亿元较去年增长49.8％，各类电机产品增长迅速，其中交流电动机产量为129348兆瓦，较上年增长13.5％，2006年我国电机行业仍将维持高速增长势头，行业销售收入与利润增速仍将维持在45％左右。

和平电气有限公司总工程师    曹福东

    随着我国国民经济的发展及各行业规模经济的形成，电机行业的产品结构调整、技术更新及行业重组趋势将更加明显，就交流电动机领域而言，其发展趋势是大中型电机比例日趋扩大，而大中型电动机中，6KV、10KV电动机的应用比例日趋扩大，由于采用6KV、10KV的高压电机可减少降压变压器及其保护设备的设入，减少输电线路及电机设备的导线截面，使社会资源得到更合理的利用，提高设备效率降低设备损耗。因此采用高压电机得到国家的支持。可以预言高压电机的应用还将呈现增长势头，高压电机应用比例呈增长势头，与其配套的高压软起动装置也必将迅速发展，我估计就控制容量而言，高压电机软起动装置在整个行业可占30％的份额，将来有可能达到50％。

秦明军： 
    2004年，追日电气聘请专业研究机构作了一个市场调查，在高压电机软起动领域，目前国内每年的市场容量大约为20亿元。

上海追日电气有限公司企划总监    秦明军

孙向瑞： 
    高压电机软起动在整个软起动行业中市场的份额我们没有做过详尽的调查，当然就没有令人信服的发言权，但据我们多年来的行业经验，保守的估计会有60%～70%的市场份额。

哈尔滨帕特尔科技有限公司技术部经理    孙向瑞

2、超高容量会引起哪些挑战？各类高压软起动产品如何应对这些挑战以扩展自己的容量极限？ 

高越农： 
    这里首先有一个调查问题，大致弄清国内高压电机的容量分布，比方说，五千千瓦、一万千瓦和两万千瓦以上的电机的大约数量，其次，有一个定义问题：究竟多大容量的电机叫做'超高容量'电动机。我主张以容量一万千瓦以上作为划界标准。
    各类高压软起动产品首先要做好的是扎扎实实的基础性的工作，做好自己的品牌。品牌做好了，超高容量的挑战是不难战胜的。按照我的看法，只要认真，液态电阻、热变电阻、开关变压器、磁控软起动和SCR软起动厂家都能够胜任超高容量电机软起动。不存在“谁是重量级拳击手，谁是轻量级拳击手”的问题。超高容量就是超大电流，选尽可能大容量的器件，解决好并联均流问题，超高容量的堡垒就攻破了。

天津市先导倍尔电气有限公司总工程师    高越农

    “超高容量”必增大电磁干扰，按目前微电子技术的抗扰能力估计，“超高容量”不会带来新的麻烦。“扩展容量极限”首先是电机制造业的任务，只要电机制造厂做得出来，就没有相应产品软起动产品制造厂造不出来的道理。由于工作原理的不同，各不同种类软起动产品制造厂为此要付出的代价当然也不相同。
    “超高容量”会使磁控软起动中的饱和电抗器的制作（交流绕组绕制）和运输产生一定的困难，所以，磁控软起动对于“超高容量”采取饱和电抗器并联的对策，并辅以一定的均流措施。按照本公司的实际业绩，在 电机磁控软起动装置里，饱和电抗器和直流励磁整流桥中的SCR均没有采用并联。

曹福东： 
    目前我国生产的高压软起动装置电压多为6KV和10KV，国外称为中压软起动装置，电压有2.3KV、3.3KV、4.16KV、6KV、6.9KV、10KV、11KV、13.8KV，从控制方式而言有液态、磁控、开关变压器及晶闸管控制四种，液态控制方式是通过调整极板间距或通过离子导电的负温度系数来控制起动电流，存在控制性能低下、体积庞大，并存在安全隐患等至命弱点，在要求较高场合就较难推广应用，其最大特点就是价格低廉，目前也有一定市场。对于超大容量的电机的控制就只能增加液体的热容量，也就是增大液槽的容积来降低起动时的温升，充许再次起动时间就会拖得很长。
    磁控软起动装置是利用铁芯的饱和特性通过直流激磁来改变电抗的大小从而控制起动电流，开关变压器的方式是将高压侧的小电流变成低压的大电流，通过控制低压的大电流来控制高压侧的小电流，这两种办法均可实现电机的软起动控制，其缺点是设备装机容量大，特别是超大容量的电机需要很大容量的电抗器和变压器，而且控制功率也很大，这两种方式回避了晶闸管直接控制中遇到的晶闸管串联触发控制的诸多技术难题。在高压晶闸管串联触发技术、均压均流技术未得到很好的解决前，这两种方式不失为一个明智之举。因此目前也有一定的市场，由于二者均采用磁的办法进行控制，其时间常数大、控制性能远不如晶闸管直接控制方案。
    高压固态电机软起动装置与低压晶闸管控制的软起动器原理完全相同。只是由于电压高需要多个晶闸管串联，目前随着晶闸管制造技术的改进和提高，一致性很好的大容量晶闸管制造技术已十分成熟，目前国外已有可重复峰值电压达8KV的晶闸管，电流可达5000A，高电压大容量双向晶闸管电压达6.5KV，电流达1600A也可大量供货。且质量稳定可靠。随着我们控制技术的发展，多个晶闸管串联的同期触发技术、均压均流技术已不是不可逾越的障碍，以上这些均为生产开发超大容量的高压固态软起动装置提供坚实的物质基础和技术支持。对于超大容量的挑战，高压固态软起动装置会比其它的各种方式更加从容面对。我公司已开始制造的10KV　20000KW软起动装置和13.8KV 28000KW的软起动装置相信不久将问世。
    还有一个要说明的问题是以上几种方案均属于降压型软起动方案，这种降压型软起动方案存在一个致命弱点就是起动转矩低。由于电机电磁转矩与电压的平方成正比，想限制起动电流就要降低电机端压，电机端压下降电机转矩就会成平方的下降，因此对于超大惯量的负载，要求大起动转矩的负载，调压型软起动器将不能胜任。而变频软起方案可很好的解决这个问题。目前西门子公司已放弃高压调压型软起方案生产制造超大功率的变频软起装置，本公司也有这方面考虑。

秦明军： 
    对于固态软起动来说，在超高容量条件下，主要就是器件面临更大的挑战，由于所使用的是电力电子器件，在高压条件下的耐受力就受到挑战，这是做固态软起动所要解决的主要问题；对我们这样的液态软起动，主要问题是产品的体积问题，功率越高，所要求的液体就越多，体积就越大。

孙向瑞： 
    高压软起动装置概念的定义一直很模糊，以至于今天软起动市场上各种起动装置都称自己为软起动装置，曾有这样的定义“对电动机定子施以标准电压（电流）—时间特性，由某一基值电压上升至额定电压，同时电动机在控制（或限制）其力矩及冲击条件下，由零速静止平滑加速之额定转速或从额定转速缓慢停止的过程，而通常将实现上述功能的电力电子装置称之为软起动器，而将软起动器及其为运行而配置的其它多个低压电器、测量、传感、调节或多台电机控制、起动的协调（PLC）部分等装于一个有防护的外壳中，则称之为电动机软起动装置（柜）”（原文引自天津天传电子有限公司，《交流笼式电动机软起动技术及应用手册》），这是低压软起动的定义，我觉得中高压的软起动增加这样一条更为贴切，电机端电压、电流可以全范围的调整。
    基于以上的定义，综观国内、国际市场称得上软起动装置的只有两种，
    ⑴利用高压变频做软起动装置
    ⑵晶闸管软起动装置｛ ①可控硅串联软起动装置，俗称固态                ②开关变压器式高压电机软起动装置｝
    对于这两种装置超高容量需要应对的挑战即为元器件耐压与均压及谐波产生的问题，但需特别强调的是开关变压器式高压电机软起动装置的晶闸管置于开关变压器的低压侧，不需串联且安全可靠，同时该装置电压综合谐波畸变率为2.72%（国标4%）。 
    理论上讲此两种软起动装置均可将容量提至60000KW，但晶闸管串联软起动装置（固态）受元件的制约目前还只能做到8000KW左右（国外设备）。

3、怎样估计高压电机软起动引起的谐波，贵公司如何抑制它？

高越农： 
    首先，要弄清楚是什么产生了谐波，其次，谐波究竟有什么危害。
    液阻软起动除了电机回路通断，在软起动过程中不产生谐波，磁控软起动因饱和电抗器饱和非线性产生谐波，SCR软起动以及作为它权宜的变通形式的开关变压器软起动则是因SCR通、断产生谐波。
    人们常用电压/电流谐波总畸变率来衡量谐波大小，但是，因为所在电网阻抗不同，同样电流谐波引起的电压谐波就不同（谐波电压正比于谐波电流和电网阻抗的乘积），而且，在软起动过程中，电流谐波总畸变率并不是不变化的，所以，在各类软起动产品之间只有最大电流谐波总畸变率才具有可比性。
    谐波电流就是流入电网电流除去正弦基波以外的部分。不改善流入电网的电流无以改善谐波，不证明流入电网电流确乎有所改善，无以证明谐波确有改善。谐波的危害可以分成两类，一类是积累性的危害，老化、发热等属于此类，另一类是瞬时性的危害，如激起谐振，引起保护误动，干扰通讯等。
    因为软起动装置的工作时间比不工作时间短得多，所以，软起动谐波引起的积累性的危害是可忽略的。因此，人们不必像看重调速用变频器谐波那样看重软起动引起的谐波。所谓减少谐波的危害等等，在电机软起动领域里主要都是针对瞬时性危害而言的。
    作为磁控软起动装置的生产厂家，我们生产的产品从原理上消除了偶次谐波。计算表明，磁控软起动饱和非线性引起的电流谐波比SCR软起动中SCR通断引起的电流谐波小。因为在已经投运的磁控软起动装置中，没有发现谐波方面有任何值得注意的实际危害，本公司在近期内没有进一步消除电机软起动谐波的打算。

曹福东： 
    关于谐波的问题：应该说在上述四种国内软起动装置中，晶闸管直接控制方案产生的谐波最大，但这并不会影响这种控制方式的应用。为什么这么说呢，第一，高压软起动只是在起动过程的短时间产生谐波，全压后就没有了，与高压变频相比其谐波持续时间短，而且谐波量也小。其二，可采用吸收装置，包括各种滤波器将其减少到充许范围。其三，我们谈的谐波干扰主要指的是对低压侧控制系统（如DCS系统、PLC控制系统）的影响，高压侧的谐波对低压侧的影响十分有限。我公司为长江三峡溪洛渡水电站提供了7台10KV、1600KW及900KW高压软起动装置。均通过485接口Profibus协议与DCS控制系统联接，在长达一年的使用中没有出没任何问题。

秦明军： 
    我公司主要生产的是液态软起动装置，其特性属于纯电阻性的，起动过程也属于线性变化过程，不象变频器等主要是电力电子器件，因而不会产生谐波污染。

孙向瑞： 
    高压电机软起动引起的谐波是不好估计的，只能靠实际测量，我公司在安装第一台800kW起动装置时，曾请黑龙江省电力科学研究院的专家到现场进行了测试。他们用PCA2002型电气量采集分析装置测得的结果是电网电压总谐波畸变率为2.72%。上海海事大学的几个人在文章中说：“但是存在电流谐波含量大的缺点，其谐波和晶闸管串联高压软起动器一样。” 没有事实依据，不做深入分析，不知道他们是如何得出这个结论的？ 我们特别关注电网电压总谐波畸变率主要是研究它是否会对同电网其它设备造成伤害。按国家标准，6kV和10kV电网的总谐波畸变率要在4%以内。但我们并不十分关注电流谐波，它对其它负荷的影响主要表现在它在电网阻抗上的压降。对于同一台电机，开关变压器式和固态式所产生的谐波电流是基本上一样的（二者的阻抗只相差变压器漏抗），如果只按书本上的知识一定会得出在电网阻抗上产生的谐波电压基本相等的结论，但在此时我们必需把一个真实的电网与电机起动回路联系起来，这个真实的电网有它的对地电容、有无功补偿电容、其它设备的对地电容，这所有电容之和与变压器漏抗构成了对高次谐波的LC滤波电路。因此在电机电源母线上测得的电压总谐波畸变率是已经经过一级滤波后的值，而固态式软起动装置无此滤波电路，二者在电源母线上的电压谐波畸变率不可能一样！

4、高压电机软起动的特点以及贵公司怎样定位自己的产品？

高越农： 
    高压磁控软起动装置是本公司率先在国内、外成功开发并于2002年上半年走向市场的非变频软起动产品。目前业绩是120多台，包括国外（印度、印尼、安哥拉）5台。
    它以大容量风机、泵类负载（的驱动电机）为自己的主要软起动对象。特点是：固态、微电子、双（负反馈）闭环。它已经做到：高度可靠（长期、四季）、基本免维护、低成本、不拘安装地点；高度可靠源于饱和电抗器的干式自冷结构，SCR的不串/并，以及设计的相对保守；高度可靠的关键在于饱和电抗器的设计和制造工艺，从2004年以来本公司的饱和电抗器均由本公司自制，配备了成套的工艺、测试设备。
    从原理上看，高压磁控软起动装置和开关变压器软起动装置都可以对于起始电流大小作选择，本公司宁可将起调电流选择得与软起动恒流一样大，而不去追求低起始电流，目的在于降低成本，减免维护。
    本公司的产品是“量体裁衣”地制作出来的。能够软起动 电机的磁控软起动器，未必能够信手拿来作为 电机的软起动器。不像SCR软起动那样可随意降容使用，这使本公司产品在容量悬殊电机的“1拖多”上处于劣势。个性化设计要求强有力的过程仿真作技术支持，本公司将在致力于数学模型研究的基础上进一步完善现有的电机软起动过程仿真软件。
    积4年的经验，我公司高压磁控软起动的市场定位是：以长期可靠性为主的高性能和比国内所有固态软起动产品都低的价位。相信磁控软起动将在今后的竞争中因其高可靠性、较小谐波和合理价格继续赢得和不断扩大自己的市场。

曹福东： 
    高压电机软起动装置与低压电机软起器的控制原理完全相同，要说特点就是电压高，由于电压高采用一对晶闸管正反并联就不行了。目前国内外晶闸管最高可重复峰值电压可做到8KV，大部分采用6.5KV晶闸管。对于10KV电机而言需要5对至6对串联起来使用，如这几对晶闸管能够作到正向（或反向）同时导通同时关断，而且均匀分担电网的高压，是不会有问题的。如果几只晶闸管导通和关断时间不一致或几只晶闸管分担的电压差别较大，那么承受电压高的晶闸管就有可能被击穿损坏，甚至造成一串晶闸管都被击穿的情况。因此解决同期触发和均压均流问题就成为避免击穿的关健，这就是高压固态软起动装置的技术难点。我们公司在这方面下了很大功夫，成功的突破了这一技术难题。解决这个问题以后，就是控制功能和保护功能的问题。控制功能是否强大、保护功能是否完善就标志着该软起动装置的先进程度。我们研究了国外著名品牌的中压软起动装置，吸收消化其先进技术，最终选定国际最先进的以色列SOLCON公司的DN型中压软起动装置为目标。结合中国国情，开发出了HPMV-DN型智能固态中压电机软起动装置。
    HPMV-DN型固态软起动装置采用了先进的光纤隔离的电子电压变送器EVT，取代了传统的变压器式的电压互感器，具有体积小、重量轻、无相移、抗干扰等诸多优点，并且可对整个系统进行低压测试，也就是系统在送高压前先送380V低压带380V电机对整个控制系统、触发系统、反馈系统进行测试。避免由于控制、触发系统的问题造成晶闸管损坏，这个办法是非常行之有效的。
    HPMV-DN型中压固态软起动装置，具备如下独特功能，是其它品牌包括诸多进口品牌所不具备的功能。如：1.同一初始电压下，可选六条起动、停止曲线：基本曲线、标准曲线、三条泵控制曲线、一条转矩控制曲线，对各种不同负载特性选择适当控制曲线可得到最佳起停效果。三条泵停止曲线和最终转矩控制可有效克服“水锤效应”。2.具有双重参数调整功能，适用于双速电机的控制和电网供电及柴油发电机供电的场合，特别是对柴油发电机供电场合，具备一套特殊控制程序，可保证柴油发电机容量为电机视在功率的1.35倍时可正常起动，在电压、电流频率不稳的情况下可正常起动。另外HPMV-DN装置还具如下控制和保护功能：过载保护：对应于5倍额定电流的断开时间从1秒到10秒可选择；脉冲突跳功能：80％主电压下，突跳时间0.1～2秒可选；
    速度反馈控制功能：可接入速度反馈，获得线性电机加减速（选件）；
    完善的保护功能：有过压、欠压、多条过载保护曲线，并有欠流、断相、相不平衡、相序、零序接地保护及晶闸管过温、起动时间过长、起动时间间隔未到、晶闸管损坏或接线错误及电子保险（8.5倍电流一个周波断开）等项保护功能，并有故障历史记录；
控制功能：设有本地、外控（外部干接点）、通迅（485接口、Modbus或Profibus协议）控制功能。

秦明军： 
    高压电机软起动的共同特点一般都属降压起动。通过延长电动机的起动时间，来达到降低电动机的起动电流的目的。
    我公司产品的定位就是：高度的可控制性和现场可调性，良好的性价比。

孙向瑞：  
   上面所谈到的高压电机软起动的定义已经大体的概括出了高压电机软起动的特点，这里就不再赘述。
    现简要的说一下开关变压器式高压电机软起动装置的特点，该装置是在可控硅串联式高压电机软起动装置的基础上派生而来的，它利用开关变压器的高压绕组巧妙的避开了可控硅的高电压环境，这也就解决了可控硅串连的高风险性，它的主要特点可概括如下：
开关变压器式高压电机软起动装置是利用开关变压器（TK）的高压绕组来代替可控硅串，而把可控硅放在开关变压器的低压侧（如图所示）这样可控硅不用串联，可靠性大大提高；且由于开关变压器漏抗的滤波作用，加到电源上的谐波大大减少。其它方面：电压电流可全范围调节；可输出任意波形；可构成闭环控制，时间常数小、反应迅速；电动机功率增加时只要增加功率器件的容量即可；开关变压器工作于开关状态，开通时只有铜损，隔断时只有铁损，起动过程中开关变压器损耗很小，可连续起动；由于是纯调压软起动，故一拖多时电动机的容量可以相差很远。这一切使开关变压器式高压电动机软起动装置成为当前性/价比最高的高压电动机软起动装置。
    只要主电路功率元件的容量选择合适，开关变压器式高压电机软起动装置可用来起动任意大容量的电动机。