1、鼠笼型电动机全电压直接启动的分析和计算作 者 ：新余钢铁有限责任公司中板厂 冯秋林摘 要 ：本文对笼型感应电动机全压起动进行了分析，用电力系统中的短路电流的计算方法，计算全压直接启动时供配电系统的母线电压降的水平，全压启动分析比较，指导设计和运行调度。关键词： 笼型感应电动机 全电压起动 启动电流1 引言在冶金工业厂矿的风机、水泵通常采用鼠笼型感应电动机进行传动，其主要原因在于鼠笼型电动机与绕线电机、直流电动机、同步电机相比，具有结构简单、易于维 护、造价低廉等特点。在现场应用中，根据运行工况的要求，可分为工况稳定，不需要调速的鼠笼型电动机，其起动采用直接起动、降压起动(对高压鼠笼型电动机 可
2、采用电抗器降压等起动，也可采用晶闸管移相调压的固态软起动或采用变频调速软起动)方式。在工况变化多、有调速要求的应采用变频器起动和运行。但究竟应 采用哪种起动方式，必须进行科学的计算和认真的分析比较，而且通过这种计算和分析，对于调度运行管理也是非常有益的。在稳定工况运行的风机和水泵类的起动方式可分直接起动和降压起动两种方法。直接起动也称全电压起动。全压起动方式其起动所需设备简单，操作简便，价格便 宜，起动快。特别是紧急备用的情况下，为工程设计和现场应用的首要选择。 但是，直接起动是将鼠笼型电动机的定子接入额定电压，起动电流大，鼠笼型电动机的起动电流为额定电流的 47 倍，因此必须考虑鼠笼型电动机
3、起动引起的压降 不能超过允许值。此外，直接起动时电动机机械设备会受到很大的冲击，同时电动机直接起动会影响接在同一台变压器或同一条供电线路上的其他电气设备的正常工 作。按标准规定，当电动机频繁起动时，所造成的电网压降不宜低于额定电压的 90，电动机不频繁起动时，所造成的电网压降不宜低于额定电压的 80。电动机不与照明或其他对电压波动敏感的负荷合用变压器，并且不频繁起动时，起动时所造成的电网压降不能低于额定电压的 85。2 电动机起动方式的预估算钢铁企业均自设电力变压器，电力系统容量往往比实际用电容量大很多倍，因此，采用全压直接起动的电动机也就越来越多。电动机起动时的压降与允许全压起动的电动机最大
4、功率有关。为控制电动机起动时配电系统的压降，需要进行电压降的估算。起动电流、变压器容量及其阻抗电压百分数，估算电动机起动时配电系统的压降，预估电动机是否可以全电压直接起动。估算的方法有多种。2.1 方法 1:按估算公式估算按估算公式估算: 式中:U电动机起动时配电系统的压降百分数;KN电动机起动电流倍数(起动电流与额定电流之比);W电动机额定功率(kW);S变压器带的其他负荷(kW);SB变压器的额定容量(kVA);Uk变压器阻抗电压百分数。2.2 方法 2:按电源容量估算按电源的容量允许全电压直接起动的鼠笼型电动机最大功率 kW 估算，一般小容量发电厂每1kVA 发电机容量可允许直接起动的鼠
5、笼电动机的最大容量为 0.10.12kW;由变压器供电的电机，其容量应不大于变压器容量的 20%。2.3 方法 3:按高压电源的短路容量估算按高压电源的短路容量估算，所起动的电动机的短路容量不超过电动机连接线路上的短路容量的 3%。3 典型工程的实例分析和计算尚有多种估算方法，但都不能比较直观、准确的判定和指导设计和运行调度。本文以某一企业的典型工程，采用系统短路电流的方法，对鼠笼型电动机全电压直接启动的实例进行计算分析，取得了很好的效果。电气主接线如图 1 所示:图 1 电气主电路接线图图 1 中各用电设备技术参数如下:汽轮发电机(F1、F2)F1: S= 3.125MVA 电压 6.3kV
6、 次暂态 X“=16.7%F2: S= 7.5MVA 电压 6.3kV 次暂态 X“=12.2% 电力变压器电压 110kV/35kV/6.3kV 变压器短路电压 其中 Uk1-2 表示变压器短路时各相电压降鼓风机电机型号:JK-1600; 额定电压:6000V; 额定电流:183A;额定转速:2979r/min; 启动电流倍数:cos0.8定子接线方式:星型; 启动电流倍数: 倍;线路电抗器: 电力电缆: 为了计算方便,选用标幺值计算:确定基准容量 基准电压 则基准电抗基准电流根据标幺值折算公式计算各设备标幺值计算后等值阻抗如图 2 所示。系统可以组成多种运行方式:如系统最小、各母线不带负荷
7、、无发电机运行;系统最小、各母线接带负荷、无发电机运行;系统最小、各母线接带负荷、2 号发电机运行等。为了今后的调度运行管理，对各种的运行方式下的鼓风电动机的直接启动，选取这 3 种运行方式进行计算。图 2 等值阻抗图在系统的容量最小，自备电厂的发电机不开时，变电所、自备电厂、鼓风机房的 6kV 母线不接带负荷的典型例子，计算鼓风机电机直接启动时的母线电压水平:系统等值阻抗图如图 3 所示。鼓风机房 6kV 母线至鼓风机电机阻抗(不计电缆的阻抗)图 3 系统等值阻抗图自备电厂 6kV 母线至鼓风机电机的阻抗:变电所 6kV 母线至鼓风机电机的阻抗:系统经变压器 110kV 绕组,6kV 绕组至
8、变电所 6kV 母线的阻抗:系统至鼓风机电机总阻抗:系统在鼓风机电机直接启动时输送的电流(A):变电所 6kV 母线上的电压降:用同样的方法,再对系统最小、各母线接带负荷、无发电机运行和系统最小、各母线接带负荷、2 号发电机运行，将三种运行方式下的计算结果列如附表:附表 计算结果4 结束语通过对鼠笼型电动机的全电压直接启动的计算，可以对全系统有一个非常明了的认识，一般说，钢铁企业的电气系统接线在相对的一段时间内大的接线方式是不会改 变的，因此作一次详细的计算对于设计和今后的调度运行管理是非常有益的，如将此编写成程序，对适应各种运行方式的调度运行具有更快捷的决策。参考文献1 机械工程手册电机工程手册编辑委员会. 电机工程手册M. 北京:机械工业出版社,1982.作者简介冯秋林(1964-) 男 工程师 主要从事电气自动化工作，现在新余钢铁有限责任公司中板厂设备部工作。
