摘要：國(guó)內(nèi)軌道交通建設(shè)工程大量推進(jìn)，尤其是市域、城際軌道交通工程的實(shí)施，在各條線路中均出現(xiàn)了較多的長(zhǎng)大區(qū)間，為長(zhǎng)大區(qū)間日常通風(fēng)和消防防排煙的風(fēng)機(jī)設(shè)備配置功率和數(shù)量均有一定的增加，由此而來(lái)的風(fēng)機(jī)配電方案選擇不當(dāng)造成無(wú)法正常啟動(dòng)問(wèn)題頻發(fā)。本文結(jié)合長(zhǎng)距離風(fēng)機(jī)配電的壓降計(jì)算方案，分析長(zhǎng)距離配電時(shí)影響風(fēng)機(jī)正常啟動(dòng)的主要因素，并提出對(duì)應(yīng)的解決建議，本文工作有助于對(duì)城市軌道交通設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理人員提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：軌道交通 風(fēng)機(jī)啟動(dòng) 壓降分析

一、引言

目前，城市軌道交通建設(shè)方興未艾，尤其是伴隨著大量市域、城際軌道交通工程的實(shí)施，在各條線路中均出現(xiàn)了較多的長(zhǎng)大區(qū)間，為長(zhǎng)大區(qū)間日常通風(fēng)和消防防排煙的風(fēng)機(jī)設(shè)備配置功率和數(shù)量均有一定的增加，由此而來(lái)的風(fēng)機(jī)配電方案選擇不當(dāng)造成無(wú)法正常啟動(dòng)問(wèn)題頻發(fā)，已成為電氣設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的重難點(diǎn)。本文從風(fēng)機(jī)正常啟動(dòng)條件著手，假定條件對(duì)風(fēng)機(jī)長(zhǎng)距離配電的正常啟動(dòng)配電方案進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算，分析風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的影響因素，進(jìn)而提出長(zhǎng)距離風(fēng)機(jī)設(shè)備配電問(wèn)題的重點(diǎn)關(guān)注方向和解決方案。

二、典型地下區(qū)間風(fēng)機(jī)的配電條件

軌道交通地下區(qū)間內(nèi)的風(fēng)機(jī)一般設(shè)置距離車(chē)站較遠(yuǎn)，風(fēng)機(jī)一般采用吊裝或隧道側(cè)邊安裝方式，風(fēng)機(jī)容量不盡相同，為簡(jiǎn)要說(shuō)明風(fēng)機(jī)配電能否正常啟動(dòng)的校驗(yàn)方式，本次結(jié)合軌道交通地下區(qū)間風(fēng)機(jī)配置特點(diǎn)假定參數(shù)，具體如下：

風(fēng)機(jī)數(shù)量為1臺(tái)，車(chē)站降壓變電所至區(qū)間風(fēng)機(jī)的距離為400米，電纜按4×95+1×50規(guī)格考慮。電機(jī)額定工作電壓380V，額定功率為55kW，功率因數(shù)按0.8考慮，啟動(dòng)電流倍數(shù)按6考慮，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩相對(duì)值1.1，啟動(dòng)靜阻轉(zhuǎn)矩相對(duì)值0.3。系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下短路容量200MVA，變電所采用10/0.4kV變壓器，低壓側(cè)正常運(yùn)行母線電壓為380V，變壓器容量1000kVA，短路阻抗6%，變電所低壓側(cè)其它負(fù)荷容量為400kW。

三、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的校驗(yàn)計(jì)算

1、根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）》中計(jì)算電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電壓暫降的計(jì)算方法，利用變壓器的容量SrT和短路阻抗計(jì)算變壓器的計(jì)算容量：

2、根據(jù)系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下短路容量Ssc和變壓器的計(jì)算容量計(jì)算母線短路容量：

3、查閱《線路電壓計(jì)算損失表》，確定電纜單位長(zhǎng)度下的電感和電阻分別為：

由線路長(zhǎng)度L=0.4km可以計(jì)算出線路阻抗：

4、基于以上數(shù)據(jù)得出線路的計(jì)算容量：

由電動(dòng)機(jī)額定容量SrM和啟動(dòng)電流倍數(shù)kst計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)容量：

由電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)容量和線路計(jì)算容量可以算出啟動(dòng)回路的計(jì)算容量：

由此算出預(yù)接負(fù)荷的無(wú)功功率：

最后可以計(jì)算出：

母線電壓相對(duì)值，

電動(dòng)機(jī)端子電壓相對(duì)值：

根據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）》中第6.5.5.2小節(jié)中規(guī)定，對(duì)于不頻繁啟動(dòng)的電機(jī)啟動(dòng)時(shí)配電母線上的電壓不宜低于標(biāo)稱電壓的85%。

《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）》中第6.5.5.4小節(jié)中規(guī)定，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)還應(yīng)該滿足電動(dòng)機(jī)端子電壓應(yīng)能保證傳動(dòng)機(jī)械要求的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

經(jīng)計(jì)算，電機(jī)啟動(dòng)電壓應(yīng)滿足：

式中ms為啟動(dòng)靜轉(zhuǎn)矩相對(duì)值、mstM為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩相對(duì)值。

結(jié)論：電機(jī)啟動(dòng)時(shí)配電母線上的電壓相對(duì)值0.961，不低于標(biāo)稱電壓的85%，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)端子電壓相對(duì)值0.739，大于最低要求0.548，因此，假定計(jì)算條件下，采用此種配電方案，區(qū)間風(fēng)機(jī)可以直接啟動(dòng)。

四、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的影響因素分析

由上節(jié)各步計(jì)算過(guò)程分析，我們可以看出，影響風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的直接電氣參數(shù)主要有以下幾個(gè)方面：

1、母線電壓相對(duì)值ustB

影響母線電壓相對(duì)值的電氣參數(shù)是母線短路容量SscB、預(yù)接負(fù)荷的無(wú)功功率QL、啟動(dòng)回路的計(jì)算容量Sst。要減小直接啟動(dòng)時(shí)母線壓降需增加母線電壓相對(duì)值ustB，即增大SscB、減小QL和Sst。

1）增加母線電壓相對(duì)值ustB需增加系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下短路容量Ssc和變壓器的計(jì)算容量ST（即增加變壓器容量）。解決方案是增加系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下短路容量Ssc和選用大容量變壓器。

2）減小預(yù)接負(fù)荷的無(wú)功功率QL解決方案是可以減小預(yù)接負(fù)荷或者對(duì)預(yù)接負(fù)荷進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。

3）減小啟動(dòng)回路的計(jì)算容量Sst可以減小電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)容量SstM和線路的計(jì)算容量Sl，解決方案是選用啟動(dòng)電流倍數(shù)小的電機(jī)和選擇阻抗較大的電纜線。

2、電動(dòng)機(jī)端子電壓相對(duì)值ustM。

合并以上部分公式可得：

在母線電壓相對(duì)值一定時(shí)，影響電動(dòng)機(jī)端子電壓相對(duì)值的電氣參數(shù)是線路的計(jì)算容量Sl和電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)容量SstM。要減小電動(dòng)機(jī)端子電壓降需增加電動(dòng)機(jī)端子電壓相對(duì)值ustM，解決方案是減小電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)容量SstM和增大線路的計(jì)算容量Sl，即選用啟動(dòng)電流倍數(shù)小的電機(jī)和選擇阻抗較小的電纜線。

綜上所述，影響風(fēng)機(jī)直接啟動(dòng)的電氣參數(shù)有系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下短路容量Ssc、變壓器容量ST、負(fù)荷的無(wú)功功率QL、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)容量SstM、線路的計(jì)算容量Sl。

五、結(jié)論

長(zhǎng)距離風(fēng)機(jī)配電方案，當(dāng)正常配電方案無(wú)法保證風(fēng)機(jī)正常啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)從，以下幾個(gè)方面予以關(guān)注：

1、增加系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下短路容量Ssc。

2、增加變壓器容量ST。

3、減少系統(tǒng)預(yù)接負(fù)荷或者對(duì)預(yù)接負(fù)荷進(jìn)行必要的無(wú)功補(bǔ)償。

4、選用啟動(dòng)電流倍數(shù)小的電機(jī)。

5、當(dāng)母線電壓滿足直接啟動(dòng)條件而電動(dòng)機(jī)端子電壓不滿足啟動(dòng)條件時(shí)可以適當(dāng)選用阻抗較小的電纜線;當(dāng)電動(dòng)機(jī)端子電壓滿足啟動(dòng)條件而母線電壓不滿足啟動(dòng)條件時(shí)可以適當(dāng)選用阻抗較大的電纜線。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

張紹靜（1981.08），教師，現(xiàn)任職于武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要從事供變電系統(tǒng)、繼電保護(hù)、城市軌道交通系統(tǒng)的教學(xué)工作。

張紹靜，1981.8，性別：女，民族：漢，職務(wù)/職稱：講師，學(xué)歷：研究生，研究方向：繼電保護(hù)，城市軌道交通概論，單位信息：（單位全名），湖北省武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院

武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 武漢 430060