中压电机起动网压降计算软件

高越农，李月英，戴 齐

（1.天津市先导倍尔电气有限公司，天津300300；2.杭州杭氧股份有限公司，浙江杭州310004）

1 前言

在电网不带其它负载的条件下，通过矢量图不难计算出大电机起动电网电压［1]。但是，带上其它负载后的网压降计算，就变得比较复杂和麻烦［2]。

本文介绍大电机起动网电压计算软件（简称CV1），它具有概括性强和使用方便的特点。

2 电网其它负载

电网其它负载是指电动机软起动以前已经挂网的电气负载。人们之所以把大电机起动网压降列为起动指标，就是为了顾及其它负载。

其它负载通常与电动机起动容量在数量级上相同。电动机起动容量是电动机支路的伏安数，在恒流起动的条件下，定义为起动电流倍数Kstart与电动机额定输入容量的乘积。

其它负载可以按伏安特性划分为三类，第一类是诸如交流电动机这样的恒功率负载，第二类是恒流类负载，第三类是恒阻抗类负载。由于电动机的硬机械特性，交流电动机在其端电压略有下降时，转速下降并不明显，因此，其输出功率连同输入功率都会基本上保持在端电压下降以前的值。因此，交流电动机属于恒功率负载。

如图1所示为“电网、三类其它负载、软起动装置－电动机”电路单线示意图。

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图1 “电网、负载、软起动装置-电动机”电路单线示意图

3 从伏安特性对其它负载作分类的原因

其它负载电流来自电网，如果其它负载电流的幅值和相位均与电网电压Unet无关，那么，其它负载的存在与否对于电动机起动引起的网压降没有影响。但是，其它负载电流实际上会随网压而变化，所以，大电机起动网压降与其它负载就有关系。阻抗性负载电流随网压降低而减小；而恒功率负载电流随网压降低而增大。不同伏安特性类别的其它负载对于软起动网压降的影响截然不同：第一类其它负载的存在使起动网压降增加；而第三类其它负载的存在则使起动网压降减小。

因此，在对于大电机起动网压降进行计算之前，应该弄清其它负载在类别上的容量分布。

根据抽样调查，在冶金和化工行业里，在总电力输出中，容量80%以上属于第一类，不到20%属于第三类。

应该指出，武断地将其它负载一律归类为阻抗性负载，在此基础上导出计算公式［3]。在大多数情况下，它的武断并不符合实际。因此，这些计算公式在大多数情况下是不可用的。

4 基本假设

在大电机起动以前，电网电压已经调整到电动机额定电压UN。

恒流软起动：在软起动期间，电动机支路电流I与网压无关，软起动器是可变电抗。

在其它负载中，cosψ1和 cosψ3以及电动机阻抗是与λ无关的常数。恒流类负载的以上（0）’表示起动以前，下同）。

5 大电机起动电网电压的计算公式

（2）Unet0计算

（以上‘（0）’表示起动以前 ，‘，a’和‘，p’分别表示有功和无功分量，下同）。

（4）联立右列诸方程得到λ

6 电动机起动电网电压计算软件（简称CV1）

（1）CV1的输入

①电网：rnet＝ （Ω），Xnet＝ （Ω），②电动机支路：UN＝ （V），IN＝ （A），Zm＝ （Ω），cosψm＝ ，起动电流I＝，③其它负载：ILi（0）＝（A），cosψ1＝，cosψ2＝。

（2）CV1的输出

Unet＝ （V），δU%＝

（3）CV1的使用

安装CV1和MATLAB，以语句形式输入相关数据，通过命令语句调出输出结果。

表1 在四组不同的其它负载条件下的大电机起动电网降计算结果

7 例示电动机起动电网电压计算结果

rnet=0（Ω），Xnet=0.2（Ω），电机容量 PN=15MW，线电压 6kV，Zm=0.3939Ω，cosψm=0.25，IN=1759A，I=3518A，其它负载容量 S（0）=27.78MVA。如表 1所示为在四组不同的其它负载条件下的大电机起动电网降计算结果。

8 结束语

（1）例算结果表明，大电机起动网压降在相当程度上与其它负载的类别分布相关。如果仅仅知道起动容量和其它负载容量，而不清楚其类别分布，网压降的计算是不可能完成的。

（2）大电机起动电网电压计算软件是电机软起动仿真软件的一个组成部分。后者的任务是预示电机软起动过程中所有相关变量的时间曲线。在软起动过程中，cos ψm将随转速增大而增大，到末期，电动机支路电流I也会不再恒定。

（3）恒功率负载可以近似地等效为一个‘负阻阻抗’，恒流负载可以近似地等效为一个‘无穷大阻抗’，这样，三类其它负载可以近似地等效为它们三者的并联。所以，在电网带上其它阻抗以后，仍然可以被近似为一个电势源和电网阻抗的串联电路。

［1] 高越农,戴 齐.回路功率因数对软起动的影响［J] .电气传动自动化,2005,（5）：31-32.

［2] 高越农,李月英.通过朗日万定理计算固态软起动网压降［J] .电气传动自动化,2007,（5）：19-21.

［3] 钢铁企业电力设计手册（下）［M] .北京：冶金工业出版社,1996：252-259.