浅谈空分装置大中型中压电机几种起动方式性分析比较

项彬

(中国空分设备有限公司，浙江 杭州 310051)

随着经济的发展，空分装置大型压缩机不断涌现，驱动压缩机的电机也越来越大，比如在钢铁及石化行业，10MW以上的电动机已屡见不鲜。我们知道，普通鼠笼式电动机在全压直接起动时有很大的电流产生，一般可达电机额定电流5～7倍，如此大的起动电流会引起电网电压的剧烈波动，影响同电网其它设备的运行。同时，起动时的转矩冲击也会对电机及机械设备造成很大的伤害。电机越大，对电网电压波动率也越大，对电机及机械设备的危害也越大。电动机直接全压起动时，过大的起动电流会在线路上产生较大的压降，使电网电压波动很大，影响并联在电网上的其它设备的正常运行。规范要求是经常起动的电动机引起的电网电压变化不大于10%，偶尔起动的电动机引起的电网电压变化不大于15%。还可以按电源的情况来决定是否允许电动机直接起动，如表1所示:

电动机起动常用方法:全压直接起动、自耦变压器降压起动、电抗器降压起动、变频起动等。下面就几种常用的起动技术经济进行简述:

1 全压直接起动

在电网和负载两方面都允许的情况下，电动机以直接起动为宜，因为操纵控制方便，而且比较经济。在电网短路容量较小，不能满足电动机直接起动时，就要考虑降压起动。

2 变频起动

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电机控制（调速）装置。通过变频控制电机运行（电压也随频率变化，如v/f恒定），是真正的高效调速方式，效率很高。 变频器能够实现真正的软起动、软停止和高效调速。

表1 :按电源容量确定电动机直接起动时的功率

优点:电机的起动电流小，起动平稳，降低电力线路电压波动，起动时需要的功率更低，对电网冲击小。是迄今所有各种不同起动方法中最理想的起动装置。

缺点:①设备本身技术较复杂，对使用维护要求较高，维护成本也较高。

②结构复杂，价格昂贵，成本太高。

3、自耦变压器降压起动

自耦变压器降压起动经常被用来起动较大容量鼠笼式电动机，虽然自耦变压器降压起动是一种老式的起动设备，但利用自耦变压器的多抽头降压，既能适应多种负载起动的需要，又能得到更大的起动转矩，并且可以通过抽头调节起动转矩，至今仍被广泛应用。

优点:①起动电流及对电网冲击比起动电抗器要小，约可降20～40%。

②操作及维护简单（近乎免维护），安全可靠。

③价格约为变频起动设备的1/3～1/4。

④起动转矩较大，当其绕组抽头在80%处时，起动转矩可达直接起动时的64%。

缺点:属于有级降压起动，存在起动过程中出现二次冲击电流。

4 起动电抗器

串联电抗器起动就是在电机起动的时候串入电抗器，以限制和降低电机起动时的起动电流及电网压降。

优点:①操作及维护简单（免维护），安全可靠。

②价格最低，约为自耦变压器的1/3。缺点:起动电流及对电网冲击较大。

结语

综上所述，在电机容量较大、电网短路容量相对较小，其它方法不能满足母线压降和电机起动要求时，选用变频起动方法。

10MW以上的大型电机，在母线压降要求不是特别高时（例如按标准，允许降15%以内）一般均采用干式自耦变压器降压起动。目前应用范围较多的是8～28MW电动机。有时母线短路容量不够时，会使用自耦变压器加电容器的方法来弥补。虽增加了部分电容器，但成本还是比变频起动低得多。

10MW以下的电机，目前大多采取电抗器降压起动。因为此种方法，只要能满足母线压降和电机端电压的要求时，它的成本最低，使用操作也最简单、方便。

[1]钢铁企业电力设计手册[M].冶金工业出版社.1996.

[2]工业与民用配电设计手册第三版[M].中国电力出版社.2006.