大容量电机启动电压水平及校验.docx

          大容量电机启动电压水平及校验                    摘要：电气系统在平稳运行过程中，运行电流恒定时，不会产生电压波动或者电压降而在突然增加负荷或者说有电机突然启动，造成负荷突然增大，尤其是大型电机，启动电流大，对电气母线电压影响较大近年来经济发展较快，大型电机使用率越来越高，在新建项目或扩建项目中，经常会遇到大型电机的应用，如果没有对电气系统进行评估，大电机启动造成其它正在运行的电气设备因电压过低导致停运，会造成严重损失所以在电气系统设计过程中，必须经过严格的起动计算，并进行校验，选择合理的电机启动方案，确保在化工装置电气系统电力系统稳定运行关键词 大容量电机，电压影响，启动计算，启动方案1. 电机启动电压降基本概念：电动机起动时在配电系统中要引起电压下降起动前的电压有效值U与起动时的电压有效值 之差称为电压下降,用相对值(与系统标称电压U,的比值)或百分数表示，即2. 电动机起动时在配电系统中引起电压下降时的电压允许值规定及要求大容量电动机起动时,需要满足母线电压波动、电动机起动转矩要求和电动机及工艺设备的动热稳定要求电动机和工艺设备应能承受全压起动时的冲击,即能满足电动机和工艺设备的动稳定要求。

对于某些电动机在全压起动时还需满足制造厂规定的热稳定要求电动机起动时,其端子电压应能保证被拖动机械要求的起动转矩,且在配电系统中引起的电压下降不应妨碍其他用电设备的工作,即电动机起动时,配电母线上的电压应符合下列要求:(1) 按照国家标准《电能质量、电压允许波动和闪变》的要求,在一般情况下,电动机频繁起动时不应低于系统标称电压的90%;电动机不频繁起动时,不宜低于标称电压的85%2) 配电母线上未接照明负荷或其他对电压下降敏感的负荷且电动机不频繁起动时,不应低于标称电压的80%3) 配电母线上未接其他用电设备时,可按保证电动机起动转矩的条件决定;对于低压电动机,还应保证接触器线圈的电压不低于释放电压3. 计算目的：对于大电机启动计算及核验的目的是为算出电动机起动初始端电压及系统6kV母线的电压水平，如果在电机启动时，母线或者端电压不能达到上述的规定要求，可能会造成其它电气设备停运，电机无法启动或影响电机寿命，严重者会造成整个装置无法正常运行生产，造成重大经济损失大型电机在设计之初必须进行启动计算核验，总体考虑电气系统对大型电机启动大电流冲击性能根据计算结果，合理制定方案措施，解决电气电源存在的问题及隐患。

以下根据某改造项目，对大电机全压启动时，对母线及端电压的影响进行核算4. 计算方法电机启动计算公式，可参考第四版《工业与民用配电设计手册》中表6.5-4中的公式，根据实际配电系统及启动形式选择对应的计算公式本实例工程中新增电机采用全压启动方式意在使用最简单最可靠的接线设置启动方式5. 校验条件：1. 本工程仅对6kV母线上最大一台电动机循环气压缩机（1600kW）的起动作校验2. 电动机不频繁起动时，配电母线电压最低允许值一般取额定电压的85％，电动机端电压的最低允许值应能保证传动机械要求的启动转矩,即 6. 计算：6．1．网络接线如下图：S kmUm,Ustm Qfh L Xl ,Ist SstMUstM ,IstMSrM ,SstM6．2．原始数据：1. 母线标称电压Um=6kV2. 根据短路电流计算，已知：装置变配电所6kV母线的最小短路容量为117.03MVA，在6kV侧经1x(3x120mm2)电缆270米送到电动机端子3. 预接负荷Sfh：10.544MVA4. 电动机参数：额定容量：PrM=1.6MW，功率因数：COSΦrM=0.88 ， 所以，SrM = PrM / COSΦrM=1.6/0.88=1.82 MVA, 启动电流倍数Kq=6.5。

电动机起动转矩相对值MstM=2 (该数据来自电机厂家资料)电动机传动机械的静阻转矩相对值Mj=0.6 (该数据来自电机厂家资料)所以,最低传动机械要求的起动转矩要求电动机端子电压相对值:5. 配线电缆： (3x120 )铜芯，L=270米=0.27km6.3 计算：1. 电动机额定起动容量:SstM=Kst.SrM=6.5x1.82=11.83MVA.2. 单根电缆线路电抗（考虑电阻影响）:Xl=(18.3/S) L=(18.3/120)x0.27=0.041 Ω.3. 起动回路的额定输入容量:4. 预接负荷无功功率 ：5. 母线电压相对值:6. 电动机端子电压相对值6．4 结论：综合上述计算数值，母线电压相对值：满足母线电压最低允许值电动机端子电压相对值：满足电动机起动时在6kV母线中引起电压下降的电压允许值同时满足传动机械要求的启动转矩电压相对值7. 根据以上计算，可以判断大型电机启动时对配电母线的影响，而在不同的配电系统选择合理的启动方式才是解决配电系统电压暂降的有力手段，尤其是容量较小的配电网络，采取一些特别的启动措施是尤为必要的比较常用的启动措施有：1. 全压起动，此种方法结构简单，经济实用且最可靠的启动方式，所以只要满足要求，采用全压起动是最好的选择。

2. 星-三角降压启动，该启动方式起动电流小，但二次冲击电流较大，适用于定子绕组为三角形接线的6个引出端，主要用于中小型电机，使用范围较广3. 电阻降压启动，该启动方式起动电流大，启动转矩小，受起动电阻容量影响较大，启动变阻器的损耗较高，不节能4. 自耦变压器降压启动，该启动方式起动电流小，起动转矩较大，只允许连续启动2~3次，造价成本较高，对于不经常启动的中型电机性价比较高，使用比较广泛5. 软起动器启动，可实现多种起动情况控制，保护齐全，虽价格较高，但对于大型电机是比较好的选择，也是比较成熟的技术应用根据实际工程项目需要，选择合理的起动方式，在达到起动转矩的情况下，可降低电机起动对母线电压水平的影响当前，对生产安全越来越重视，要提高对于中大型电机设计的重视程度，做好起动核算，以免造成事故或经济损失参考文献[1].工业与民用配电设计手册[M] .第四版.中国电力出版.2016[2]. GB50055-2011通用用电设备配电设计规范[S][3]. 佟健. 关于电动机直接起动母线电压计算方法的论证 [J]. 电气应用，2012  -全文完-。