電動機啟動電壓降簡易計算法

楊宇飛

(中國建筑設計院有限公司， 北京 100044)

1 引言

電動機的啟動電流很大，可達額定電流的4倍至十幾倍。尤其是大型電動機的啟動，會造成供電母線的供電電壓下降，嚴重影響供電質量，影響設備的正常運行，甚至會引起供電事故，發生掉閘、停車等故障。

啟動電壓降的計算是長期困擾電氣設計人員的老問題，雖然在電氣設計手冊中有其計算方法資料，但由于其計算復雜、繁瑣，很少有人進行計算，使設計存在極大的盲目性，盲目的設置降壓啟動設備會造成設備浪費，投資增加，甚至影響使用效果。本文提出一種簡單、易懂、適用的計算方法供參考。

電動機啟動電壓降由三部分組成，即變壓器端子的電壓降，配電母線電壓降，干線末端電壓降(當有配電干線時)。

變壓器端子的電壓降主要是由變壓器的阻抗通過電流產生的。母線電壓降主要是母線的電阻、電抗通過電流產生的電壓損失。配電干線的電壓降主要是配電線路的電阻、電抗通過電流產生的電壓損失。

2 變壓器端子電壓降的計算

(1)

式中，Z為變壓器阻抗，I為通過變壓器的電流。

從式(1)可知，UK與電流I成正比。當電流I等于變壓器的額定電流時，UK是變壓器產品樣本中的短路阻抗電壓百分數。

(2)

式中，IBe為變壓器額定電流(A)；uB為變壓器端子啟動電壓降百分數；Ii為電動機啟動時產生的最大尖峰電流(A)。

尖峰電流：

Ii=Ij+Iq

(3)

式中，Ij為除最大電動機外其他負荷的計算電流(A)；Iq為最大一臺電動機的啟動電流(A)。

變壓器端子電壓降：

(4)

3 配電母線電壓降的計算

配電母線電壓降可以用母線電壓損失表進行計算。

um=Δum·Ii·L/1 000

(5)

式中，Δum為每米母線每安培電流的電壓損失百分數，由標準圖集查得；Ii為尖峰電流(A)；L為母線長度(m)。

4 電纜供電干線末端電壓降的計算

當用電設備的供電電源由動力干線提供時，水泵房、冷凍機房等應計入該干線的電壓損失。

ug=Δug·Ii·L/1000

(6)

式中，Δug為電力干線每米線路每安培電流的電壓損失百分數；Ii為啟動時產生的最大尖峰電流(A)；L為電力干線的長度(m)。

5 實例

變電所設在冷凍機房內，并用干線電纜供電給水泵房，變壓器選用1 600kVA，阻抗電壓UK=6V，總設備容量Pe=1 236kW，如圖1所示。

圖1 實例計算圖

1)變壓器端子電壓降的計算

(1)直接啟動電壓降

為方便計算，設變壓器額定電流為2A/kVA,電動機額定電流為2A/kW,啟動電流倍數為7倍。

①尖峰電流值

②變壓器端子電壓降

結果20%，不滿足要求，應增設降壓起動器。

(2)采用軟啟動時的電壓降

選用控制電流型的軟啟動器，按一般負載考慮，其啟動電流倍數在3倍額定電流左右，所以Iq=600×2×3=3 600A。

①尖峰電流

Ii=966.7+3 600=4 566.7A

②變壓器端子電壓

2)母線電壓降的計算

(1)um=Δum·Ii·L/1 000

式中，Δum為每米母線每安培電流的電壓損失。

選用2×125×10的銅母線，查表華北標BD系列圖集209頁：Δum=0.038÷2，L=6m，

Ii=4 566.7A，所以：

Um=uB+um=11.27+0.52=11.79%

因為屬于動力專用變壓器，電動機為不頻繁啟動的冷凍機組，所以母線電壓降不大于20%，滿足要求。

3)求水泵房供電干線末端電壓降

(1)ug=Δug·Ii·L/1 000

由于Pe=276kW，選用YJV-3×185+2×95電纜，查華北標BD系列圖集204頁：Δug=0.064，L=50m，所以：

Ij=221×1.52=336A

Iq=55×2×7=770A

∴Ii=336+770=1 106A

ug=Δug·Ii·L/1 000

∴ug=0.064×50×1 106/1 000=3.54%

(2)求供電干線末端總電壓降

不考慮與上級同時啟動，55kW電動機啟動時，其他負荷均在運行狀態。

①變壓器端子電壓降

運行負荷計算電流：

55kW啟動電流：

Iq=55×2×7=770A

尖峰電流：

②母線電壓降

um=Δum·Ii·L/1 000=0.038÷2×6×

2 465.4/1 000=0.28%

③干線末端總電壓降

Ug=ug+um+uB=3.54+0.28+6.08=9.9%

如果該水泵是自動控制，頻繁啟動，則總電壓降不應大于10%。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.民用建筑電氣設計規范(JGJ 16-2008)[S].北京：中國建筑工業出版社,2008.

[2] 中國航空工業規劃設計研究院.工業與民用配電設計手冊(第3版)[M].北京：中國電力出版社，2005.

[3] 龐傳貴，李陸峰.民用與工業建筑各類水泵自動控制圖集[M].北京：水利電力出版社，1995.

[4] 華北地區建筑設計標準化辦公室，北京市建筑設計標準化辦公室.華北標BD系列圖集(09BD1).北京：中國建筑工業出版社.

[5] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.干式電力變壓器技術參數和要求(GB/T 10228-2008)[S].北京：中國標準出版社，2008.