中壓電機(jī)起動(dòng)網(wǎng)壓降計(jì)算軟件

高越農(nóng)，李月英，戴 齊

（1.天津市先導(dǎo)倍爾電氣有限公司，天津300300；2.杭州杭氧股份有限公司，浙江杭州310004）

1 前言

在電網(wǎng)不帶其它負(fù)載的條件下，通過(guò)矢量圖不難計(jì)算出大電機(jī)起動(dòng)電網(wǎng)電壓［1]。但是，帶上其它負(fù)載后的網(wǎng)壓降計(jì)算，就變得比較復(fù)雜和麻煩［2]。

本文介紹大電機(jī)起動(dòng)網(wǎng)電壓計(jì)算軟件（簡(jiǎn)稱CV1），它具有概括性強(qiáng)和使用方便的特點(diǎn)。

2 電網(wǎng)其它負(fù)載

電網(wǎng)其它負(fù)載是指電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)以前已經(jīng)掛網(wǎng)的電氣負(fù)載。人們之所以把大電機(jī)起動(dòng)網(wǎng)壓降列為起動(dòng)指標(biāo)，就是為了顧及其它負(fù)載。

其它負(fù)載通常與電動(dòng)機(jī)起動(dòng)容量在數(shù)量級(jí)上相同。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)容量是電動(dòng)機(jī)支路的伏安數(shù)，在恒流起動(dòng)的條件下，定義為起動(dòng)電流倍數(shù)Kstart與電動(dòng)機(jī)額定輸入容量的乘積。

其它負(fù)載可以按伏安特性劃分為三類，第一類是諸如交流電動(dòng)機(jī)這樣的恒功率負(fù)載，第二類是恒流類負(fù)載，第三類是恒阻抗類負(fù)載。由于電動(dòng)機(jī)的硬機(jī)械特性，交流電動(dòng)機(jī)在其端電壓略有下降時(shí)，轉(zhuǎn)速下降并不明顯，因此，其輸出功率連同輸入功率都會(huì)基本上保持在端電壓下降以前的值。因此，交流電動(dòng)機(jī)屬于恒功率負(fù)載。

如圖1所示為“電網(wǎng)、三類其它負(fù)載、軟起動(dòng)裝置－電動(dòng)機(jī)”電路單線示意圖。

相關(guān)學(xué)者研究指出，妊娠合并甲減疾病孕婦出現(xiàn)羊水胎糞污染級(jí)胎膜早破的幾率更高，需要給予早期的防治[8-9]。

圖1 “電網(wǎng)、負(fù)載、軟起動(dòng)裝置-電動(dòng)機(jī)”電路單線示意圖

3 從伏安特性對(duì)其它負(fù)載作分類的原因

其它負(fù)載電流來(lái)自電網(wǎng)，如果其它負(fù)載電流的幅值和相位均與電網(wǎng)電壓Unet無(wú)關(guān)，那么，其它負(fù)載的存在與否對(duì)于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)引起的網(wǎng)壓降沒(méi)有影響。但是，其它負(fù)載電流實(shí)際上會(huì)隨網(wǎng)壓而變化，所以，大電機(jī)起動(dòng)網(wǎng)壓降與其它負(fù)載就有關(guān)系。阻抗性負(fù)載電流隨網(wǎng)壓降低而減小；而恒功率負(fù)載電流隨網(wǎng)壓降低而增大。不同伏安特性類別的其它負(fù)載對(duì)于軟起動(dòng)網(wǎng)壓降的影響截然不同：第一類其它負(fù)載的存在使起動(dòng)網(wǎng)壓降增加；而第三類其它負(fù)載的存在則使起動(dòng)網(wǎng)壓降減小。

因此，在對(duì)于大電機(jī)起動(dòng)網(wǎng)壓降進(jìn)行計(jì)算之前，應(yīng)該弄清其它負(fù)載在類別上的容量分布。

根據(jù)抽樣調(diào)查，在冶金和化工行業(yè)里，在總電力輸出中，容量80%以上屬于第一類，不到20%屬于第三類。

應(yīng)該指出，武斷地將其它負(fù)載一律歸類為阻抗性負(fù)載，在此基礎(chǔ)上導(dǎo)出計(jì)算公式［3]。在大多數(shù)情況下，它的武斷并不符合實(shí)際。因此，這些計(jì)算公式在大多數(shù)情況下是不可用的。

4 基本假設(shè)

在大電機(jī)起動(dòng)以前，電網(wǎng)電壓已經(jīng)調(diào)整到電動(dòng)機(jī)額定電壓UN。

恒流軟起動(dòng)：在軟起動(dòng)期間，電動(dòng)機(jī)支路電流I與網(wǎng)壓無(wú)關(guān)，軟起動(dòng)器是可變電抗。

在其它負(fù)載中，cosψ1和 cosψ3以及電動(dòng)機(jī)阻抗是與λ無(wú)關(guān)的常數(shù)。恒流類負(fù)載的以上（0）’表示起動(dòng)以前，下同）。

5 大電機(jī)起動(dòng)電網(wǎng)電壓的計(jì)算公式

（2）Unet0計(jì)算

（以上‘（0）’表示起動(dòng)以前 ，‘，a’和‘，p’分別表示有功和無(wú)功分量，下同）。

（4）聯(lián)立右列諸方程得到λ

6 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電網(wǎng)電壓計(jì)算軟件（簡(jiǎn)稱CV1）

（1）CV1的輸入

①電網(wǎng)：rnet＝ （Ω），Xnet＝ （Ω），②電動(dòng)機(jī)支路：UN＝ （V），IN＝ （A），Zm＝ （Ω），cosψm＝ ，起動(dòng)電流I＝，③其它負(fù)載：ILi（0）＝（A），cosψ1＝，cosψ2＝。

（2）CV1的輸出

Unet＝ （V），δU%＝

（3）CV1的使用

安裝CV1和MATLAB，以語(yǔ)句形式輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)命令語(yǔ)句調(diào)出輸出結(jié)果。

表1 在四組不同的其它負(fù)載條件下的大電機(jī)起動(dòng)電網(wǎng)降計(jì)算結(jié)果

7 例示電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電網(wǎng)電壓計(jì)算結(jié)果

rnet=0（Ω），Xnet=0.2（Ω），電機(jī)容量 PN=15MW，線電壓 6kV，Zm=0.3939Ω，cosψm=0.25，IN=1759A，I=3518A，其它負(fù)載容量 S（0）=27.78MVA。如表 1所示為在四組不同的其它負(fù)載條件下的大電機(jī)起動(dòng)電網(wǎng)降計(jì)算結(jié)果。

8 結(jié)束語(yǔ)

（1）例算結(jié)果表明，大電機(jī)起動(dòng)網(wǎng)壓降在相當(dāng)程度上與其它負(fù)載的類別分布相關(guān)。如果僅僅知道起動(dòng)容量和其它負(fù)載容量，而不清楚其類別分布，網(wǎng)壓降的計(jì)算是不可能完成的。

（2）大電機(jī)起動(dòng)電網(wǎng)電壓計(jì)算軟件是電機(jī)軟起動(dòng)仿真軟件的一個(gè)組成部分。后者的任務(wù)是預(yù)示電機(jī)軟起動(dòng)過(guò)程中所有相關(guān)變量的時(shí)間曲線。在軟起動(dòng)過(guò)程中，cos ψm將隨轉(zhuǎn)速增大而增大，到末期，電動(dòng)機(jī)支路電流I也會(huì)不再恒定。

（3）恒功率負(fù)載可以近似地等效為一個(gè)‘負(fù)阻阻抗’，恒流負(fù)載可以近似地等效為一個(gè)‘無(wú)窮大阻抗’，這樣，三類其它負(fù)載可以近似地等效為它們?nèi)叩牟⒙?lián)。所以，在電網(wǎng)帶上其它阻抗以后，仍然可以被近似為一個(gè)電勢(shì)源和電網(wǎng)阻抗的串聯(lián)電路。

［1] 高越農(nóng),戴 齊.回路功率因數(shù)對(duì)軟起動(dòng)的影響［J] .電氣傳動(dòng)自動(dòng)化,2005,（5）：31-32.

［2] 高越農(nóng),李月英.通過(guò)朗日萬(wàn)定理計(jì)算固態(tài)軟起動(dòng)網(wǎng)壓降［J] .電氣傳動(dòng)自動(dòng)化,2007,（5）：19-21.

［3] 鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)（下）［M] .北京：冶金工業(yè)出版社,1996：252-259.