某礦風井通風機改造項目電機啟動方案的研究

段鵬飛

(鶴壁中礦工程設計有限公司,河南 鶴壁 458000)

某礦風井通風機改造項目電機啟動方案的研究

段鵬飛

(鶴壁中礦工程設計有限公司,河南 鶴壁 458000)

某礦風井通風機進行改造,通風機電機為高壓(6kV)大型異步電機,功率為2500kW.本文通過對該風機電機啟動壓降的計算,得出該電動機啟動時對電網沖擊及產生的電壓波動,在滿足安全性的情況下,選擇運行可靠、經濟的設計方案,并進行了實測,對計算誤差進行了簡要的分析.

高壓異步電動機;電機啟動壓降;電網沖擊;電壓波動

1 計算條件及相關要求

設計要求:一用一備,要求在一臺風機正常運行,安全啟動另一臺風機,負荷轉移后停機檢修.相關計算參數如下.

1.1 啟動時系統預接的負荷(最嚴酷狀況)

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

Pj:有功功率,Qj:無功功率,Sj:視在功率,cosφ:自然功率因數,β:變壓器負荷率.

1.2 6kV異步電動機參數

PrM:電機功率; IrM電機額定電流;UrM:電動機額定電壓;KS:啟動倍數;Mj:靜阻轉矩相對值;Mmax:電動機最大轉矩的相對值;MstM:啟動轉矩的相對值;J2:機組總轉動慣量;Sk:一次側短路容量;Skm:二次側短路容量.

1.3 電力系統及變壓器

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

1.4 線路阻抗

變壓器至電動機線路采用電纜ZLQ22-6/6 3X150,0.2km

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

2 全電壓啟動

(1)計算模型(如圖1).

圖1

(2)啟動回路的額定輸入容量Sst:

(3)母線電壓水平相對值ustm:

(5)啟動電流Ist:

(6)克服機械靜阻轉矩所需的電動機最低啟動端電壓ustM2:

故能克服靜阻轉矩啟動.

(7)結論.直接啟動可以克服靜阻轉矩啟動,但是供電系統6KV母線電壓水平低于國家要求,會對其他正在運行的設備造成影響,不滿足GB50055-2011第2.2.2條的要求:"電動機不頻繁起動時,配電母線上的電壓不應低于額定電壓的85%".故電機不允許直接啟動.

3 采用電抗器降壓啟動

(1)計算模型(如圖2).

圖2

(2)電抗器的選用.

以下選擇Xr=1.05Ω的電抗器計算.

(3)啟動回路的額定輸入容量Sst:

(4)母線電壓水平相對值ustm:

(5)電動機端電壓相對值:

故能克服靜阻轉矩啟動.

(6)電動機啟動電流Ist:

(8)校驗.電機啟動時間的校驗:

電機啟動時間為tst=11.98s,連續啟動兩次N=2

符合啟動器過負荷能力的要求.

4 實測值和計算值的比較與誤差分析

對于6kV高壓電機在直接啟動和電抗器啟動不能滿足要求時,也可采用自耦變壓器降壓啟動,經過對該項目的計算分析,采用電抗器啟動能夠滿足啟動轉矩和啟動電流的要求, 在經業主同意后于2017年3月對該風機進行了實測,實測也采用全壓啟動和電抗器降壓啟動兩種方式.實測結果如表1.

表1 6kV電動機啟動壓降計算值與實測值比較表

從表1可以看出,直接啟動和采用電抗器降壓啟動電壓實測值比計算值要高,這是因為忽略了供電系統中電阻值對啟動過程的影響,如計入供電系統中電阻,采用阻抗導納法計算會更貼近實測值.對于該項目而言,在可以允許的范圍以內,且對計算結論無影響.最終該電機采用電抗器降壓啟動,效果良好.

[1]顧永輝等.煤礦電工手冊[M].煤炭工業出版社,1999.

[2]王洪才等.鋼鐵企業電力設計手冊[M].冶金工業出版社,1996.

TD635

A

1671-0711(2017)11(上)-0064-02