某矿风井通风机改造项目电机启动方案的研究

段鹏飞

(鹤壁中矿工程设计有限公司,河南 鹤壁 458000)

某矿风井通风机改造项目电机启动方案的研究

段鹏飞

(鹤壁中矿工程设计有限公司,河南 鹤壁 458000)

某矿风井通风机进行改造,通风机电机为高压(6kV)大型异步电机,功率为2500kW.本文通过对该风机电机启动压降的计算,得出该电动机启动时对电网冲击及产生的电压波动,在满足安全性的情况下,选择运行可靠、经济的设计方案,并进行了实测,对计算误差进行了简要的分析.

高压异步电动机;电机启动压降;电网冲击;电压波动

1 计算条件及相关要求

设计要求:一用一备,要求在一台风机正常运行,安全启动另一台风机,负荷转移后停机检修.相关计算参数如下.

1.1 启动时系统预接的负荷(最严酷状况)

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

Pj:有功功率,Qj:无功功率,Sj:视在功率,cosφ:自然功率因数,β:变压器负荷率.

1.2 6kV异步电动机参数

PrM:电机功率; IrM电机额定电流;UrM:电动机额定电压;KS:启动倍数;Mj:静阻转矩相对值;Mmax:电动机最大转矩的相对值;MstM:启动转矩的相对值;J2:机组总转动惯量;Sk:一次侧短路容量;Skm:二次侧短路容量.

1.3 电力系统及变压器

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

1.4 线路阻抗

变压器至电动机线路采用电缆ZLQ22-6/6 3X150,0.2km

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

2 全电压启动

(1)计算模型(如图1).

图1

(2)启动回路的额定输入容量Sst:

(3)母线电压水平相对值ustm:

(5)启动电流Ist:

(6)克服机械静阻转矩所需的电动机最低启动端电压ustM2:

故能克服静阻转矩启动.

(7)结论.直接启动可以克服静阻转矩启动,但是供电系统6KV母线电压水平低于国家要求,会对其他正在运行的设备造成影响,不满足GB50055-2011第2.2.2条的要求:"电动机不频繁起动时,配电母线上的电压不应低于额定电压的85%".故电机不允许直接启动.

3 采用电抗器降压启动

(1)计算模型(如图2).

图2

(2)电抗器的选用.

以下选择Xr=1.05Ω的电抗器计算.

(3)启动回路的额定输入容量Sst:

(4)母线电压水平相对值ustm:

(5)电动机端电压相对值:

故能克服静阻转矩启动.

(6)电动机启动电流Ist:

(8)校验.电机启动时间的校验:

电机启动时间为tst=11.98s,连续启动两次N=2

符合启动器过负荷能力的要求.

4 实测值和计算值的比较与误差分析

对于6kV高压电机在直接启动和电抗器启动不能满足要求时,也可采用自耦变压器降压启动,经过对该项目的计算分析,采用电抗器启动能够满足启动转矩和启动电流的要求, 在经业主同意后于2017年3月对该风机进行了实测,实测也采用全压启动和电抗器降压启动两种方式.实测结果如表1.

表1 6kV电动机启动压降计算值与实测值比较表

从表1可以看出,直接启动和采用电抗器降压启动电压实测值比计算值要高,这是因为忽略了供电系统中电阻值对启动过程的影响,如计入供电系统中电阻,采用阻抗导纳法计算会更贴近实测值.对于该项目而言,在可以允许的范围以内,且对计算结论无影响.最终该电机采用电抗器降压启动,效果良好.

[1]顾永辉等.煤矿电工手册[M].煤炭工业出版社,1999.

[2]王洪才等.钢铁企业电力设计手册[M].冶金工业出版社,1996.

TD635

A

1671-0711(2017)11(上)-0064-02