一、前言
通常是指電功率在幾百甚至上千千瓦的電動機。其配電裝置采用3kV∽10kV電壓等級 ，在電網(wǎng)容量，電動機和生產(chǎn)工藝許可的情況下，盡量采用全電壓直接起動的方式 ，同時還要有相應(yīng)的繼電保護裝置確保其正常運行。大型電動機的運行將會給電網(wǎng)和其它拖動設(shè)備的安全運行帶來很大影響，因此需要進行認(rèn)真的比較和分析計算，以確定經(jīng)濟合理，運行可靠，技術(shù)先進的配電方案。以下就嶺澳核電站空壓機配電的工程實例談?wù)劥笕萘侩妱訖C的配電特點 ，起動條件及相應(yīng)的計算驗證。
二、工程實例
（一）實例介紹
嶺澳核電站空氣壓縮系統(tǒng)由三臺空壓機組成，主要向核島和常規(guī)島輸送壓縮空氣。空壓機由英國ATLAS公司進口，其電動機功率分別為250kW/50Hz/3phase，電壓等級為6.6kV.電源引自電站東北側(cè)輔助變壓器平臺全廠共用的6.6kV配電盤，選用3x3（ZR-YJV-10-1x400）中壓鎧裝電纜約9x550米至核島電氣廠房6.6kV配電盤后，再分別選用ZR-YJV22-3x35中壓鎧裝電纜約350米給各空壓機供電。該電動機和工藝設(shè)備無特殊的動熱穩(wěn)定要求，但根據(jù)規(guī)程，電動機起動時母線電壓不應(yīng)低于額定電壓的85%.根據(jù)以上技術(shù)條件，為確定電動機起動時的電壓電流是否滿足起動要求需進行起動計算，然后校驗電動機的繼電保護要求。計算條件應(yīng)設(shè)供電系統(tǒng)是無限大容量電源，采用標(biāo)幺值，計算容量Sj＝100MVA。
（二）在計算之前需考慮以下因素：
1、大容量電動機起動時，需要滿足起動母線電壓波動、電動機起動轉(zhuǎn)矩要求和電動機及工藝設(shè)備的動熱穩(wěn)定要求。電動機和工藝設(shè)備應(yīng)能承受全壓起動時的沖擊 ，即能滿足電動機和工藝設(shè)備的動穩(wěn)定要求。對于某些電動機在全壓起動時還需滿足制造廠規(guī)定的熱穩(wěn)定要求。
2、大型電動機起動時，其端電壓應(yīng)能保證被拖動機械要求的起動轉(zhuǎn)矩，且在配電系統(tǒng)中引起的電壓下降不應(yīng)妨礙其它用電設(shè)備的工作。按照國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量。電壓允許撥動和閃變》（GB12326-93）的要求，一般情況下，電動機起動時配電母線上的電壓不應(yīng)低于額定電壓的85%，對于經(jīng)常起動的電動機，不應(yīng)低于額定電壓的90%。
3、起動計算
（1）阻抗計算：設(shè)供電系統(tǒng)是無限大容量電源，采用標(biāo)幺值計算，用系統(tǒng)阻抗（X*xt）計算起動壓降時，應(yīng)按引起壓降最大的情況，即系統(tǒng)容量最小，短路容量最大的情況。
b.線路阻抗（X*l1）：X*l1=X×Sj/Uj2式中：X——每相線路電抗（Ω）；Uj——線路基準(zhǔn)電壓（kV）；c.母線上其它負(fù)荷電抗（X*fh）；X*fh=Sj/Sfh式中：Sj——基準(zhǔn)容量，取100MVA；Sfh——母線上其它容量計算值（MVA）；d.線路阻抗（X*l2）
X*l2＝X×Sj/Uj2式中：X——每相線路電抗（Ω）；Uj——線路基準(zhǔn)電壓（kV）；e.電動機起動阻抗（X*d）
X*d＝1/Kq×Sj/Sed式中：Kq——電動機全壓起動電流倍數(shù)；Sed—電動機額定容量。
?。?）起動參數(shù)計算：由圖1可知，電動機回路阻抗X*q＝X*l2＋X*d母線總的阻抗X*=X*q//X*fh供電系統(tǒng)的總阻抗∑X*=X*＋X*l1＋X*xt系統(tǒng)提供的總起動電流I*q=1/∑X*電動機回路起動電流，由電動機回路阻抗和負(fù)荷阻抗分流計算，即I*d=I*q×X*fh/（X*fh＋X*q）。
母線電壓標(biāo)幺值U*m=I*q×X*電動機端電壓相對值（起動時電動機端電壓/電動機額定電壓）U*d=I*d×X*d4、繼電保護根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》（GB50062-92），關(guān)于3kV及以上電動機的保護 ，要求設(shè)置電流速斷保護、差動保護、過負(fù)荷保護、失壓保護、不平衡缺相保護、接地故障保護及起動次數(shù)保護。本例主要考慮差動保護、電流速斷保護、過負(fù)荷保護、低電壓保護、接地保護。 1.差動保護按躲過電動機的最大不平衡電流計算保護裝置的動作電流Idzj＝（1.5∽2）Irm/n1A；按最小運行方式下 ，電動機接線端兩相短路時，流過保護裝置的短路電流校驗保護裝置的靈敏系數(shù)Km＝≥2。2.電流速斷保護按躲過電動機的起動電流，計算異步電動機保護裝置的動作電流：Idzj=KkKjxKq
Irm/n1A；按最小運行方式下 ，電動機接線兩相短路時，流過保護安裝處的短路電流校驗保護裝置的靈敏系數(shù)：Km＝≥2。3.過負(fù)荷保護按躲過電動機的額定電流計算保護裝置的動作電流：Idzj＝KkKjxIrm/Khn1A。4.低電壓保護當(dāng)母線電壓下降至額定電壓的60%時，低電壓作用于跳閘。5.接地保護按被保護元件發(fā)生單相接地故障時最小靈敏系數(shù)1.25整定保護裝置的一次動作電流：Idz≤（Ic∑-Icm）/1.25A。
?。?STRONG>三）本例計算結(jié)果如下：
1、元件阻抗標(biāo)幺值
（1）系統(tǒng)阻抗：由電站提供，6.6kV出線最小短路容量為150MVA，最大短路容量為330MVA.基準(zhǔn)容量Sj=100MVA，X*tmin=Sj/Smin＝100/150＝0.667X*tmax＝Sj/Smax＝100/330＝0.303。
?。?）變壓器阻抗（X*b）：由制造廠給出，為X*b＝0.09。
（3）線路阻抗（X*l1）：本例中線路采用九根1x400mm2銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜 ，電纜長度為0.55kM，線路每公里電抗為0.150Ω，可得X*l1＝X×Sj/Uj2＝0.150x0.55x100/6.62/9＝0.0210由于線路阻抗相對于電動機阻抗較小，可在以下計算中忽略。
?。?）電站：該6.6kV母線上其它負(fù)荷為Sfh＝10.5MVA，因此X*fh＝Sj/Sfh＝100/10.5＝9.523。
（5）線路阻抗（X*l2）：本例中線路采用三根3x35mm2銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜 ，電纜長度為0.35km，線路每公里電抗為0.123Ω，可得X*l2＝X×Sj/Uj2＝0.123x0.35x100/6.62/3＝0.0329。
（6）電動機起動阻抗本例中電動機額定容量為3x250/0.85＝882.35KVA＝0.882MVA，額定電壓為6.6kV，額定電流為31A，起動電流倍數(shù)為10倍，可X*d＝1/Kq×Sj/Sed＝（1/10x100）/0.882＝11.34。
2、起動計算過程及分析
電動機回路阻抗X*q＝X*l2＋X*d＝0.0329＋11.34＝11.37母線總阻抗X*＝X*q//X*fh＝11.37x9.523/（11.37＋9.523）＝5.182供電系統(tǒng)總阻抗：∑X*＝X*＋X*l1＋X*xtmin＋X*b＝5.182＋0.0210＋0.667＋0.09＝5.96總起動電流I*q＝1/∑X*＝1/5.96＝0.168母線電壓U*m＝I*qX*＝0.168x5.182＝0.871電動機回路起動電流：I*d＝I*qxX*fh/（X*fh＋X*q）＝0.168x9.523/（11.37＋9.523）＝0.077端電壓U*d＝I*dX*d＝0.077x11.34＝0.873由計算可知，電動機起動時能滿足要求，即母線及電動機端電壓均超過85%，因此可采取直接啟動的方式。
3、繼電保護計算
（1）電動機側(cè)短路時 ，當(dāng)系統(tǒng)取最小短路容量為150MVA時，d1點的短路電流計算其中，Xjs1＝X*xtmin＋X*l1＋X*l2＋X*b＝0.667＋0.021＋0.0329＋0.09＝0.811短路電流Idlmin＝Ij/Xjs1＝Sj/（UjXjs1）＝100/（x6.6x0.811）＝10.786kA兩相短路電流I"dlk2＝0.866Id1min＝0.866x10.786＝9.341kA當(dāng)系統(tǒng)取最大短路容量為330MVA時，d1點的短路電流計算其中，Xjs2＝X*xtmax＋X*l1＋X*l2＋X*b＝0.30＋0.021＋0.0329＋0.09＝0.444短路電流Idlmax＝Ij/Xjs2＝Sj/（UjXjs2）＝100/（x6.6x0.444）＝19.703kA。
（2）差動保護配電裝置電流互感器的變比為50/5，電流互感器的接線系數(shù)Kjx為1，因此可得保護裝置的動作電流Idzj＝（1.5∽2）Irm/n1＝（1.5∽2）31/10＝（4.65∽6.2）A當(dāng)Idzj取6.0A時，Idz＝Idzj×n1/Kjx＝6.0x10/1＝0.06kA保護裝置的靈敏系數(shù)Km＝I"d1k2min/Idz＝9.341/0.06＝156＞2。
（3）電流速斷保護保護裝置的動作電流為Idzj＝KkKjxKqIrm/n1＝1.6x1x31/10＝4.96AIdz＝Idzjn1/Kjx＝5x10/1＝0.05kA保護裝置的靈敏系數(shù)為Km＝I"dlk2min/Idz＝9.341/0.05＝187＞2。
（4）過負(fù)荷保護保護裝置的動作電流為Idzj＝KkKjxIrm/Khn1＝1.6x1x31/（0.85x10）＝5.84A ，按照此電流值對過負(fù)荷電流值進行整定。
?。?）接地保護電網(wǎng)的總單相接地電容電流IcΣ＝0.1Url＝0.1x6.6（9x0.55＋3x0.35）＝3.96A可得保護裝置的一次動作電流為Idz＝（Ic∑-Ic m）/1.25＝3.96/1.25＝3.168A保護裝置的動作電流3.168A滿足零序電流互感器和接地繼電器的靈敏系數(shù)要求。
三、結(jié)束語
綜上所述，大型空壓電機的配電考慮因素較多，應(yīng)著重考慮電機的工藝要求，起動條件和繼電保護要求。在電網(wǎng)容量 ，電動機和生產(chǎn)工藝許可的情況下，盡量采用全電壓直接起動的方式，同時還要有相應(yīng)的繼電保護裝置確保其正常運行，而繼電保護卻只要滿足運行條件，規(guī)范要求，就能達到保護空壓機的要求。
（轉(zhuǎn)載）
