段鵬飛

(鶴壁中礦工程設(shè)計(jì)有限公司,河南 鶴壁 458000)

某礦風(fēng)井通風(fēng)機(jī)改造項(xiàng)目電機(jī)啟動(dòng)方案的研究

段鵬飛

(鶴壁中礦工程設(shè)計(jì)有限公司,河南 鶴壁 458000)

某礦風(fēng)井通風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造,通風(fēng)機(jī)電機(jī)為高壓(6kV)大型異步電機(jī),功率為2500kW.本文通過(guò)對(duì)該風(fēng)機(jī)電機(jī)啟動(dòng)壓降的計(jì)算,得出該電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊及產(chǎn)生的電壓波動(dòng),在滿(mǎn)足安全性的情況下,選擇運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案,并進(jìn)行了實(shí)測(cè),對(duì)計(jì)算誤差進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析.

高壓異步電動(dòng)機(jī);電機(jī)啟動(dòng)壓降;電網(wǎng)沖擊;電壓波動(dòng)

1 計(jì)算條件及相關(guān)要求

設(shè)計(jì)要求:一用一備,要求在一臺(tái)風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行,安全啟動(dòng)另一臺(tái)風(fēng)機(jī),負(fù)荷轉(zhuǎn)移后停機(jī)檢修.相關(guān)計(jì)算參數(shù)如下.

1.1 啟動(dòng)時(shí)系統(tǒng)預(yù)接的負(fù)荷(最嚴(yán)酷狀況)

Pfh=3400kW,Qfh=1500kvar,Sfh=3716.2kVA,cosφ=0.915,β=0.588

Pj:有功功率,Qj:無(wú)功功率,Sj:視在功率,cosφ:自然功率因數(shù),β:變壓器負(fù)荷率.

1.2 6kV異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)

PrM:電機(jī)功率; IrM電機(jī)額定電流;UrM:電動(dòng)機(jī)額定電壓;KS:啟動(dòng)倍數(shù);Mj:靜阻轉(zhuǎn)矩相對(duì)值;Mmax:電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的相對(duì)值;MstM:啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的相對(duì)值;J2:機(jī)組總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;Sk:一次側(cè)短路容量;Skm:二次側(cè)短路容量.

1.3 電力系統(tǒng)及變壓器

SrT=6.3MVA, XT=UK%=8%,Sk=250MVA,Um=6kV

1.4 線(xiàn)路阻抗

變壓器至電動(dòng)機(jī)線(xiàn)路采用電纜ZLQ22-6/6 3X150,0.2km

XL=(0.08+10/S)l=(0.08+10/150)X0.2=0.03Ω

2 全電壓?jiǎn)?dòng)

(1)計(jì)算模型(如圖1).

圖1

(2)啟動(dòng)回路的額定輸入容量Sst:

(3)母線(xiàn)電壓水平相對(duì)值ustm:

(5)啟動(dòng)電流Ist:

(6)克服機(jī)械靜阻轉(zhuǎn)矩所需的電動(dòng)機(jī)最低啟動(dòng)端電壓ustM2:

故能克服靜阻轉(zhuǎn)矩啟動(dòng).

(7)結(jié)論.直接啟動(dòng)可以克服靜阻轉(zhuǎn)矩啟動(dòng),但是供電系統(tǒng)6KV母線(xiàn)電壓水平低于國(guó)家要求,會(huì)對(duì)其他正在運(yùn)行的設(shè)備造成影響,不滿(mǎn)足GB50055-2011第2.2.2條的要求:"電動(dòng)機(jī)不頻繁起動(dòng)時(shí),配電母線(xiàn)上的電壓不應(yīng)低于額定電壓的85%".故電機(jī)不允許直接啟動(dòng).

3 采用電抗器降壓?jiǎn)?dòng)

(1)計(jì)算模型(如圖2).

圖2

(2)電抗器的選用.

以下選擇Xr=1.05Ω的電抗器計(jì)算.

(3)啟動(dòng)回路的額定輸入容量Sst:

(4)母線(xiàn)電壓水平相對(duì)值ustm:

(5)電動(dòng)機(jī)端電壓相對(duì)值:

故能克服靜阻轉(zhuǎn)矩啟動(dòng).

(6)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流Ist:

(8)校驗(yàn).電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間的校驗(yàn):

電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間為tst=11.98s,連續(xù)啟動(dòng)兩次N=2

符合啟動(dòng)器過(guò)負(fù)荷能力的要求.

4 實(shí)測(cè)值和計(jì)算值的比較與誤差分析

對(duì)于6kV高壓電機(jī)在直接啟動(dòng)和電抗器啟動(dòng)不能滿(mǎn)足要求時(shí),也可采用自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng),經(jīng)過(guò)對(duì)該項(xiàng)目的計(jì)算分析,采用電抗器啟動(dòng)能夠滿(mǎn)足啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流的要求, 在經(jīng)業(yè)主同意后于2017年3月對(duì)該風(fēng)機(jī)進(jìn)行了實(shí)測(cè),實(shí)測(cè)也采用全壓?jiǎn)?dòng)和電抗器降壓?jiǎn)?dòng)兩種方式.實(shí)測(cè)結(jié)果如表1.

表1 6kV電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)壓降計(jì)算值與實(shí)測(cè)值比較表

從表1可以看出,直接啟動(dòng)和采用電抗器降壓?jiǎn)?dòng)電壓實(shí)測(cè)值比計(jì)算值要高,這是因?yàn)楹雎粤斯╇娤到y(tǒng)中電阻值對(duì)啟動(dòng)過(guò)程的影響,如計(jì)入供電系統(tǒng)中電阻,采用阻抗導(dǎo)納法計(jì)算會(huì)更貼近實(shí)測(cè)值.對(duì)于該項(xiàng)目而言,在可以允許的范圍以?xún)?nèi),且對(duì)計(jì)算結(jié)論無(wú)影響.最終該電機(jī)采用電抗器降壓?jiǎn)?dòng),效果良好.

[1]顧永輝等.煤礦電工手冊(cè)[M].煤炭工業(yè)出版社,1999.

[2]王洪才等.鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].冶金工業(yè)出版社,1996.

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