濮三聯余熱利用工程中電機啟動分析

鐘欣 中國石化集團中原石油勘探局勘察設計研究院

在余熱利用工程項目中常需計算電動機啟動時配電系統中的電壓，以便正確選擇啟動方式和供配電系統，并根據啟動電流或容量校驗供配電和啟動電器的過負荷能力。電動機啟動時，配電系統中引起的電壓下降不應妨礙其他用電設備的工作。

濮三聯余熱利用工程項目位于河南省濮陽市，項目在中原油田采油二廠大門西側新建熱泵機房1座，熱泵機房內布置2臺離心式熱泵機組及其配套低壓用電設備，為了便于運行管理，中間水泵設在采油二廠鍋爐房的水處理間。

1 供配電系統

項目建設地址附近分別有3座變電站，變電站描述及變電站距離項目建設地址距離見表1。

表1 變電站描述及距離

其中濮三聯35 kV變電站內35 kV部分無擴建電氣間隔；6 kV高壓配電室內現有KYN28A—12型6 kV高壓開關柜36面，無備用回路，有預留安裝位置。站內現有35/6 kV變壓器2臺，容量為2×12 500 kVA，所帶負荷主要是中原油田采油二廠生活區、濮三聯合站、濮三污水站及附近部分小型計量站、油井等用電負荷。

根據供配電系統現狀，本工程熱泵機房外部電源擬引自濮三聯35 kV變電站內新增6 kV開關柜，單回路供電。由于現場空間受限，6 kV架空線路沒有敷設走廊通道，故采用6 kV電力電纜線路敷設至現場熱泵電機。

2 電機啟動分析

2.1 用電負荷統計

該工程的主要用電設備負荷及等級見表2。

表2 主要用電設備負荷

總安裝負荷功率為3 260 kW，總運行負荷功率為2 771 kW，其中6 kV安裝負荷功率為2 800 kW，0.38 kV低壓安裝負荷為460 kW。

2.2 啟動方式的選擇

電機啟動方式包括全壓啟動和降壓啟動。其中降壓啟動方式又包括電抗器降壓啟動、自耦變壓器降壓啟動、星—三角降壓啟動和變壓器—電動機組啟動。

全壓啟動是最簡單、最可靠和最經濟的啟動方式，但啟動電流大，在配電母線上引起的電壓降也大；降壓啟動的啟動電流小，但啟動轉矩小，啟動時間長，繞組溫升高，啟動電器復雜，只有在不符合全壓啟動條件時才考慮采用。

該項目經過與制造廠家協商及技術比較，確定采用全壓啟動方式。

2.3 啟動計算

本工程項目設計中有2臺電動機，2臺電動機型號一致，額定功率1 400 kW，額定電壓6 kV，額定電流168 A，啟動電流倍數為6.5，6 kV母線短路容量56MVA，母線上其他計算負荷為10MVA，功率因數為0.9。

現場路徑較長，沿途經過濮三聯合站、濮三污水站、村莊、農田及二廠部分生活區，故6 kV電纜主要采用直埋敷設，局部采用橋架內敷設的敷設方式，選用YJV22—6/6 kV/3×240的三芯交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜。

電動機的額定容量SrM為

電動機額定啟動容量SstM為

啟動回路的額定輸入容量Sst=10.53MVA，預接負荷Sfh=10MVA，其功率因數cosφfh=0.9，則預接負荷的無功功率Qfh為

啟動電動機定子端電壓相對值為

電機啟動時配電母線上的電壓應符合下列要求：①在一般情況下，電動機頻繁啟動時不應低于系統標稱電壓的90%，電動機不頻繁啟動時，不宜低于標稱電壓的85%；②配電母線上未接照明負荷或其他對電壓下降敏感的負荷且電動機不頻繁啟動時，不應低于標稱電壓的80%；③配電母線上未接其他用電設備時，按保證電動機啟動轉矩的條件決定，對低壓電動機還應保證接觸器線圈的電壓不低于釋放電壓。

本工程項目中，兩臺離心式熱泵機組的運行方式為一運行一備用，不頻繁啟動，只在冬季采暖期使用，且制造廠家對電動機的啟動方式無特殊規定，故只要滿足不低于標稱電壓80%的要求即可。

3 結語

為保證熱泵電機啟動順利，且還能保證其他用電設備的正常工作，對熱泵機組要求如下：①高壓熱泵機組電機的堵轉轉矩應不小于額定轉矩的90%；②熱泵系統供貨商應根據外部電源能力，核實并選擇合適的高壓電機啟動方式和啟動設備；③與此類配套中壓電機類的工藝設備在訂貨前，需根據設備實際參數和運行要求，對項目的可行性進行核實。