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雪龙2”号极地考察船电力系统电压降计算分析

发布日期:2020-03-29   来源:《变频器世界》19-11期   作者:鲁杨,张健,林杰,宗欢,黄嵘,张懿,魏海峰   浏览次数:6943
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【摘   要】:基于自耦变压器启动条件及启动压降允许值指标,分析了基尔霍夫定律在电动机全压启动计算中的优势。并以“雪龙2”号极地考察船为实例,验证了该方法在自耦变压器启动电压降计算和校验工程实际应用中的可行性和准确性。


  关键词:
自耦变压器;全压起动;电压降;短路容量

 

 

1  前言
   电动机启动方式的选择十分关键,全压启动方式较为常用,其优点主要表现为安全可靠、效率高,但也存在一定的不足,如:电压波动过大、容易产生过负荷、导致传动机构出现损伤等[1]因此,在选择电动机启动方式时,要结合电动机实际情况以及实际工作需要,通过详细电压降计算和校验予以确定。

本文以雪龙2”号极地考察船电力系统为例,简要分析自耦变压器降压启动原理。这种起动方法,可选择自耦变压器的分接头位置来调节电动机的端电压,而起动转矩比星三角降压起动大。但自耦变压器投资大,且不允许频繁起动。它仅适用于星形或三角形连接的、容量较大的电动机。

2  电动机起动条件及起动方式选择
    电动机回路的过电流保护启动时要满足一定的条件,在电动机启动时不误动,但是在线路末端发生短路的情况下,需要及时有效地将电源切断,而且短路保护的灵敏度要满足要求,即敏感度系数要在1.3以上。

电动机启动时,需要保证电动机回路的短路保护灵敏度符合要求,确认符合标准规范后,再进行电动机起动电压降的计算和校验[2]

电动机启动过程中,电动机的回路阻抗值越大,越有利于电压降的校验,但同时电动机回路阻抗值较大时,不利于电动机正常运行时短路的电压降。在母线电压无法满足规范要求时,通常会采用降压启动的方式。

全压启动和降压启动是电动机启动过程中常用的两种启动方式,两种启动方式各具特点,各自适用于相应的条件。全压启动的优点是操作简单、经济可靠,但是存在的不足之处是启动电流较大,且产生较大的电压降。而降压启动对电流要求不高,但其缺点表现为启动时间较长、效率低[3]

在实际应用中,通常只有在全压启动不满足要求时,才采用软启动等降压启动方式。因此,通过详细计算分析,以检验全压启动是否满足电压降要求,对于电动机经济运行尤为重要。

3  电动机启动条件及指标要求

根据我国通用用电设备的相关标准规范规定,电动机启动时,需要保证端子电压满足机械启动转矩的要求,且配电系统电压波动要控制在一定范围内,以免影响配电系统中其它设备的正常工作与运行。

电动机需要在一定时间内频繁多次启动时,配电母线电压要在额定电压的90%以上;如果电动机的启动次数相对不频繁时,配电母线电压要求不小于额定电压的85%;如果配电母线上不存在照明以及其他可能受电压波动影响的负荷时,对配电母线电压要求是超过额定电压大小的80[4]

电动机在全压启动情况下,要保障配电母线电压降和电动机端子电压降满足电动机正常起动实际要求[5]电动机全压启动时,会产生较大的冲击转矩,这个冲击转矩超过电动机的承受范围就会影响电动机的正常运行,造成不利影响。自耦变压器启动是将自耦变压器高压侧接电网,低压侧接电动机。起动时,利用自耦变压器分接头来降低电动机的电压,待转速升到一定值时,自耦变压器自动切除,电动机与电源相接,在全压下正常运行[6]
4  电动机全压启动电压降分析

由于设计手册提供的启动公式具有一定的局限性,不能适用于所有电动机启动时电压降的计算,只可以在一级配电电动机启动电压降中计算[7-9]

对于多级配电电动机,在进行全压启动电压降计算时[10],可将各阻抗进行转并联后,利用基尔霍夫定律进行计算。电动机启动需要满足的要求为:

                


4.1  电动机全压启动电压降计算

假设电动机在投入运行前,母线电压的值与网标称电压值大小相等,如图1所示。


1  计算电路

  

4.2  电动机全压启动计算实例                                                                                     

雪龙2”号极地考察船电力系统中,为确定变压器低压侧导体截面积大小,需要了解系统短路流量、变压器容量及线路长度等,并经过一系列计算得到电动机启动时配电箱母线上电压变动情况及变电所母线电压变化情况[11]。将计算结果与标准规定值的进行对比分析,来判断其是否符合设计规范的相关规定。

     

 

   

5  结论

选择电动机启动方式时,要结合电动机实际情况及实际工作需要来确定。进行电压降计算时,在做好充分调查和准备工作的基础上,采用科学计算方法,避免由于计算错误而导致系统出现故障,最大限度确保电动机的安全稳定运行。艏侧推电机属于应用频率不太频繁设备,采用基尔霍夫定律算法,其结果能满足电动机起动母线及端子电压降计算要求运行。艏侧推电机属于应用频率不太频繁设备,采用基尔霍夫定律算法,其结果能满足电动机起动母线及端子电压降计算要求。

 
  

   
   


  

 
 
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