电容补偿后的电动机软起动电网压降计算

戴 齐，高越农，李月英

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

1 引言

在电网短路容量相对于电动机的起动容量偏小时，电动机起动就会引起过高的网压降，δUnet＞15%将是不允许的。造成过高网压降的原因在于电动机起动要吸收大量感性无功功率，而电网的输出又受限于它的短路阻抗。因为电力电容C能够输出感性（吸收容性）无功功率，所以，接入电力电容C是克服电动机起动困难的有效措施之一。

人们关心的问题首先是：电力电容C应该如何接入电路；其次是：它的额定容量VvarN与网压降δUnet之间的定量关系。

本文先简略陈述将电容C通过断路器QF3直接接入电网侧（见图1）的理由，在认定此接入点的基础上，再介绍网压降δUnet的计算公式。

电容C按照图1联结（不并接于电动机）的理由是：在电动机起动的初期，正是它对于感性无功功率需求量最大的期间，也是电动机端电压最低的期间，如果将C并接在电动机定子侧，它贡献的用以作无功补偿的感性无功功率将因为电动机端电压低而大打折扣。

图1中的C表示若干带有接触器的电容器组。

图1 通过电力电容减小电动机软起动的电网压降的电路单线图

2 一些假设、定义、符号和辅助算式

不论是否带其它负载，电网均可近似表示为电势源Unet0与短路阻抗的串联电路［1]，其短路容量 Sshort，一般 Unet0≥UN，本文假定 Unet0＝UN，UN是电动机额定电压。

电动机软起动是一个转速时时变化的过程，电动机的数学模型因而将因时而异。本文所谓的网压降δUnet的计算，仅针对某一固定的转速。

SmN和VvarN分别为电动机支路和电容支路的额定容量。如果起动电流恒定，电动机支路实际容量：Sm＝λSmN，电容支路实际容量。

3 与恒流负载（Z′m＝λZ′mN）相对应的电动机起动电网压降δUnet的计算公式

δUnet的计算公式为：

经过简单的推演，得出：

4 与恒阻抗负载（Z′m=Z′mN）相对应的电动机起动电网压降δUnet的计算公式

由相似的推导可以得出：

5 计算举例

（1）基本数据：假设电网Sshort=250MVA，具有纯电感性阻抗。电网和电动机的额定电压相等Unet=UN=10kV，电动机支路SmN=43.30MVA，≈j。

（2）任务：在恒流和恒阻抗条件下，近似计算与电力电容C不同额定容量VvarN相应的电网网压降δUnet：VvarN1=0 Mvar，VvarN2=5 Mvar，VvarN3=10 Mvar。如表1所示为近似计算结果一览表。

6 结论

表1 近似计算结果一览表

（2）关于电网压降的分析和计算只适用于某一事先指定的电动机转速，因此，如果需要获知整个起动过程中的电网压降，就必须在不同转速下进行多次计算。

（3）关于电网压降的分析和计算原则上适用于负载支路里的主要部件是其它电力器件（并不是电动机）的应用场合。

［1] 高越农,李月英,戴 齐.中压电机起动网压降计算软件［J] .电气传动自动化，2010，（1）.

［2] 高越农,李月英.交流电路中晶闸管的电感性［J] .电气技术.2007（11）.

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