濮三联余热利用工程中电机启动分析

钟欣 中国石化集团中原石油勘探局勘察设计研究院

在余热利用工程项目中常需计算电动机启动时配电系统中的电压，以便正确选择启动方式和供配电系统，并根据启动电流或容量校验供配电和启动电器的过负荷能力。电动机启动时，配电系统中引起的电压下降不应妨碍其他用电设备的工作。

濮三联余热利用工程项目位于河南省濮阳市，项目在中原油田采油二厂大门西侧新建热泵机房1座，热泵机房内布置2台离心式热泵机组及其配套低压用电设备，为了便于运行管理，中间水泵设在采油二厂锅炉房的水处理间。

1 供配电系统

项目建设地址附近分别有3座变电站，变电站描述及变电站距离项目建设地址距离见表1。

表1 变电站描述及距离

其中濮三联35 kV变电站内35 kV部分无扩建电气间隔；6 kV高压配电室内现有KYN28A—12型6 kV高压开关柜36面，无备用回路，有预留安装位置。站内现有35/6 kV变压器2台，容量为2×12 500 kVA，所带负荷主要是中原油田采油二厂生活区、濮三联合站、濮三污水站及附近部分小型计量站、油井等用电负荷。

根据供配电系统现状，本工程热泵机房外部电源拟引自濮三联35 kV变电站内新增6 kV开关柜，单回路供电。由于现场空间受限，6 kV架空线路没有敷设走廊通道，故采用6 kV电力电缆线路敷设至现场热泵电机。

2 电机启动分析

2.1 用电负荷统计

该工程的主要用电设备负荷及等级见表2。

表2 主要用电设备负荷

总安装负荷功率为3 260 kW，总运行负荷功率为2 771 kW，其中6 kV安装负荷功率为2 800 kW，0.38 kV低压安装负荷为460 kW。

2.2 启动方式的选择

电机启动方式包括全压启动和降压启动。其中降压启动方式又包括电抗器降压启动、自耦变压器降压启动、星—三角降压启动和变压器—电动机组启动。

全压启动是最简单、最可靠和最经济的启动方式，但启动电流大，在配电母线上引起的电压降也大；降压启动的启动电流小，但启动转矩小，启动时间长，绕组温升高，启动电器复杂，只有在不符合全压启动条件时才考虑采用。

该项目经过与制造厂家协商及技术比较，确定采用全压启动方式。

2.3 启动计算

本工程项目设计中有2台电动机，2台电动机型号一致，额定功率1 400 kW，额定电压6 kV，额定电流168 A，启动电流倍数为6.5，6 kV母线短路容量56MVA，母线上其他计算负荷为10MVA，功率因数为0.9。

现场路径较长，沿途经过濮三联合站、濮三污水站、村庄、农田及二厂部分生活区，故6 kV电缆主要采用直埋敷设，局部采用桥架内敷设的敷设方式，选用YJV22—6/6 kV/3×240的三芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆。

电动机的额定容量SrM为

电动机额定启动容量SstM为

启动回路的额定输入容量Sst=10.53MVA，预接负荷Sfh=10MVA，其功率因数cosφfh=0.9，则预接负荷的无功功率Qfh为

启动电动机定子端电压相对值为

电机启动时配电母线上的电压应符合下列要求：①在一般情况下，电动机频繁启动时不应低于系统标称电压的90%，电动机不频繁启动时，不宜低于标称电压的85%；②配电母线上未接照明负荷或其他对电压下降敏感的负荷且电动机不频繁启动时，不应低于标称电压的80%；③配电母线上未接其他用电设备时，按保证电动机启动转矩的条件决定，对低压电动机还应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。

本工程项目中，两台离心式热泵机组的运行方式为一运行一备用，不频繁启动，只在冬季采暖期使用，且制造厂家对电动机的启动方式无特殊规定，故只要满足不低于标称电压80%的要求即可。

3 结语

为保证热泵电机启动顺利，且还能保证其他用电设备的正常工作，对热泵机组要求如下：①高压热泵机组电机的堵转转矩应不小于额定转矩的90%；②热泵系统供货商应根据外部电源能力，核实并选择合适的高压电机启动方式和启动设备；③与此类配套中压电机类的工艺设备在订货前，需根据设备实际参数和运行要求，对项目的可行性进行核实。