電容補償后的電動機軟起動電網壓降計算

戴 齊，高越農，李月英

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

1 引言

在電網短路容量相對于電動機的起動容量偏小時，電動機起動就會引起過高的網壓降，δUnet＞15%將是不允許的。造成過高網壓降的原因在于電動機起動要吸收大量感性無功功率，而電網的輸出又受限于它的短路阻抗。因為電力電容C能夠輸出感性（吸收容性）無功功率，所以，接入電力電容C是克服電動機起動困難的有效措施之一。

人們關心的問題首先是：電力電容C應該如何接入電路；其次是：它的額定容量VvarN與網壓降δUnet之間的定量關系。

本文先簡略陳述將電容C通過斷路器QF3直接接入電網側（見圖1）的理由，在認定此接入點的基礎上，再介紹網壓降δUnet的計算公式。

電容C按照圖1聯結（不并接于電動機）的理由是：在電動機起動的初期，正是它對于感性無功功率需求量最大的期間，也是電動機端電壓最低的期間，如果將C并接在電動機定子側，它貢獻的用以作無功補償的感性無功功率將因為電動機端電壓低而大打折扣。

圖1中的C表示若干帶有接觸器的電容器組。

圖1 通過電力電容減小電動機軟起動的電網壓降的電路單線圖

2 一些假設、定義、符號和輔助算式

不論是否帶其它負載，電網均可近似表示為電勢源Unet0與短路阻抗的串聯電路［1]，其短路容量 Sshort，一般 Unet0≥UN，本文假定 Unet0＝UN，UN是電動機額定電壓。

電動機軟起動是一個轉速時時變化的過程，電動機的數學模型因而將因時而異。本文所謂的網壓降δUnet的計算，僅針對某一固定的轉速。

SmN和VvarN分別為電動機支路和電容支路的額定容量。如果起動電流恒定，電動機支路實際容量：Sm＝λSmN，電容支路實際容量。

3 與恒流負載（Z′m＝λZ′mN）相對應的電動機起動電網壓降δUnet的計算公式

δUnet的計算公式為：

經過簡單的推演，得出：

4 與恒阻抗負載（Z′m=Z′mN）相對應的電動機起動電網壓降δUnet的計算公式

由相似的推導可以得出：

5 計算舉例

（1）基本數據：假設電網Sshort=250MVA，具有純電感性阻抗。電網和電動機的額定電壓相等Unet=UN=10kV，電動機支路SmN=43.30MVA，≈j。

（2）任務：在恒流和恒阻抗條件下，近似計算與電力電容C不同額定容量VvarN相應的電網網壓降δUnet：VvarN1=0 Mvar，VvarN2=5 Mvar，VvarN3=10 Mvar。如表1所示為近似計算結果一覽表。

6 結論

表1 近似計算結果一覽表

（2）關于電網壓降的分析和計算只適用于某一事先指定的電動機轉速，因此，如果需要獲知整個起動過程中的電網壓降，就必須在不同轉速下進行多次計算。

（3）關于電網壓降的分析和計算原則上適用于負載支路里的主要部件是其它電力器件（并不是電動機）的應用場合。

［1] 高越農,李月英,戴 齊.中壓電機起動網壓降計算軟件［J] .電氣傳動自動化，2010，（1）.

［2] 高越農,李月英.交流電路中晶閘管的電感性［J] .電氣技術.2007（11）.

［3] 高越農,李月英.通過朗日萬定理計算固態軟起動網壓降,電氣傳動自動化，2007（5）：19-21.