淺談空分裝置大中型中壓電機幾種起動方式性分析比較

項彬

(中國空分設備有限公司，浙江 杭州 310051)

隨著經濟的發展，空分裝置大型壓縮機不斷涌現，驅動壓縮機的電機也越來越大，比如在鋼鐵及石化行業，10MW以上的電動機已屢見不鮮。我們知道，普通鼠籠式電動機在全壓直接起動時有很大的電流產生，一般可達電機額定電流5～7倍，如此大的起動電流會引起電網電壓的劇烈波動，影響同電網其它設備的運行。同時，起動時的轉矩沖擊也會對電機及機械設備造成很大的傷害。電機越大，對電網電壓波動率也越大，對電機及機械設備的危害也越大。電動機直接全壓起動時，過大的起動電流會在線路上產生較大的壓降，使電網電壓波動很大，影響并聯在電網上的其它設備的正常運行。規范要求是經常起動的電動機引起的電網電壓變化不大于10%，偶爾起動的電動機引起的電網電壓變化不大于15%。還可以按電源的情況來決定是否允許電動機直接起動，如表1所示:

電動機起動常用方法:全壓直接起動、自耦變壓器降壓起動、電抗器降壓起動、變頻起動等。下面就幾種常用的起動技術經濟進行簡述:

1 全壓直接起動

在電網和負載兩方面都允許的情況下，電動機以直接起動為宜，因為操縱控制方便，而且比較經濟。在電網短路容量較小，不能滿足電動機直接起動時，就要考慮降壓起動。

2 變頻起動

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電機控制（調速）裝置。通過變頻控制電機運行（電壓也隨頻率變化，如v/f恒定），是真正的高效調速方式，效率很高。 變頻器能夠實現真正的軟起動、軟停止和高效調速。

表1 :按電源容量確定電動機直接起動時的功率

優點:電機的起動電流小，起動平穩，降低電力線路電壓波動，起動時需要的功率更低，對電網沖擊小。是迄今所有各種不同起動方法中最理想的起動裝置。

缺點:①設備本身技術較復雜，對使用維護要求較高，維護成本也較高。

②結構復雜，價格昂貴，成本太高。

3、自耦變壓器降壓起動

自耦變壓器降壓起動經常被用來起動較大容量鼠籠式電動機，雖然自耦變壓器降壓起動是一種老式的起動設備，但利用自耦變壓器的多抽頭降壓，既能適應多種負載起動的需要，又能得到更大的起動轉矩，并且可以通過抽頭調節起動轉矩，至今仍被廣泛應用。

優點:①起動電流及對電網沖擊比起動電抗器要小，約可降20～40%。

②操作及維護簡單（近乎免維護），安全可靠。

③價格約為變頻起動設備的1/3～1/4。

④起動轉矩較大，當其繞組抽頭在80%處時，起動轉矩可達直接起動時的64%。

缺點:屬于有級降壓起動，存在起動過程中出現二次沖擊電流。

4 起動電抗器

串聯電抗器起動就是在電機起動的時候串入電抗器，以限制和降低電機起動時的起動電流及電網壓降。

優點:①操作及維護簡單（免維護），安全可靠。

②價格最低，約為自耦變壓器的1/3。缺點:起動電流及對電網沖擊較大。

結語

綜上所述，在電機容量較大、電網短路容量相對較小，其它方法不能滿足母線壓降和電機起動要求時，選用變頻起動方法。

10MW以上的大型電機，在母線壓降要求不是特別高時（例如按標準，允許降15%以內）一般均采用干式自耦變壓器降壓起動。目前應用范圍較多的是8～28MW電動機。有時母線短路容量不夠時，會使用自耦變壓器加電容器的方法來彌補。雖增加了部分電容器，但成本還是比變頻起動低得多。

10MW以下的電機，目前大多采取電抗器降壓起動。因為此種方法，只要能滿足母線壓降和電機端電壓的要求時，它的成本最低，使用操作也最簡單、方便。

[1]鋼鐵企業電力設計手冊[M].冶金工業出版社.1996.

[2]工業與民用配電設計手冊第三版[M].中國電力出版社.2006.