淺談空分裝置大中型中壓電機(jī)幾種起動方式性分析比較

項彬

(中國空分設(shè)備有限公司，浙江 杭州 310051)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，空分裝置大型壓縮機(jī)不斷涌現(xiàn)，驅(qū)動壓縮機(jī)的電機(jī)也越來越大，比如在鋼鐵及石化行業(yè)，10MW以上的電動機(jī)已屢見不鮮。我們知道，普通鼠籠式電動機(jī)在全壓直接起動時有很大的電流產(chǎn)生，一般可達(dá)電機(jī)額定電流5～7倍，如此大的起動電流會引起電網(wǎng)電壓的劇烈波動，影響同電網(wǎng)其它設(shè)備的運行。同時，起動時的轉(zhuǎn)矩沖擊也會對電機(jī)及機(jī)械設(shè)備造成很大的傷害。電機(jī)越大，對電網(wǎng)電壓波動率也越大，對電機(jī)及機(jī)械設(shè)備的危害也越大。電動機(jī)直接全壓起動時，過大的起動電流會在線路上產(chǎn)生較大的壓降，使電網(wǎng)電壓波動很大，影響并聯(lián)在電網(wǎng)上的其它設(shè)備的正常運行。規(guī)范要求是經(jīng)常起動的電動機(jī)引起的電網(wǎng)電壓變化不大于10%，偶爾起動的電動機(jī)引起的電網(wǎng)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(jī)直接起動，如表1所示:

電動機(jī)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(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行簡述:

1 全壓直接起動

在電網(wǎng)和負(fù)載兩方面都允許的情況下，電動機(jī)以直接起動為宜，因為操縱控制方便，而且比較經(jīng)濟(jì)。在電網(wǎng)短路容量較小，不能滿足電動機(jī)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(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電機(jī)控制（調(diào)速）裝置。通過變頻控制電機(jī)運行（電壓也隨頻率變化，如v/f恒定），是真正的高效調(diào)速方式，效率很高。 變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)真正的軟起動、軟停止和高效調(diào)速。

表1 :按電源容量確定電動機(jī)直接起動時的功率

優(yōu)點:電機(jī)的起動電流小，起動平穩(wěn)，降低電力線路電壓波動，起動時需要的功率更低，對電網(wǎng)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(shè)備本身技術(shù)較復(fù)雜，對使用維護(hù)要求較高，維護(hù)成本也較高。

②結(jié)構(gòu)復(fù)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(jīng)常被用來起動較大容量鼠籠式電動機(jī)，雖然自耦變壓器降壓起動是一種老式的起動設(shè)備，但利用自耦變壓器的多抽頭降壓，既能適應(yīng)多種負(fù)載起動的需要，又能得到更大的起動轉(zhuǎn)矩，并且可以通過抽頭調(diào)節(jié)起動轉(zhuǎn)矩，至今仍被廣泛應(yīng)用。

優(yōu)點:①起動電流及對電網(wǎng)沖擊比起動電抗器要小，約可降20～40%。

②操作及維護(hù)簡單（近乎免維護(hù)），安全可靠。

③價格約為變頻起動設(shè)備的1/3～1/4。

④起動轉(zhuǎn)矩較大，當(dāng)其繞組抽頭在80%處時，起動轉(zhuǎn)矩可達(dá)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(xiàn)二次沖擊電流。

4 起動電抗器

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

優(yōu)點:①操作及維護(hù)簡單（免維護(hù)），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(wǎng)沖擊較大。

結(jié)語

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

10MW以上的大型電機(jī)，在母線壓降要求不是特別高時（例如按標(biāo)準(zhǔn)，允許降15%以內(nèi)）一般均采用干式自耦變壓器降壓起動。目前應(yīng)用范圍較多的是8～28MW電動機(jī)。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(bǔ)。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(jī)，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(jī)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(yè)電力設(shè)計手冊[M].冶金工業(yè)出版社.1996.

[2]工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊第三版[M].中國電力出版社.2006.