低压电动机启动规范要求与计算

低压电动机软起动的规范要求与计算规范要求《通用用电配电设计规范》条文第2．3．1条电动机起动时，其端子电压应能保证机械要求的起动转矩，且在配电系统中引起的电压波动不应妨碍其他用电设备的工作。第2．3．2条交流电动机起动时，配电母线上的电压应符合下列规定：一、在一般情况下，电动机频繁起动时，不宜低于额定电压的90％；电动机不频繁起动时，不宜低于额定电压的85％。二、配电母线上未接照明或其他对电压波动较敏感的负荷，且电动机不频繁起动时，不应低于额定电压的80％。三、配电母线上未接其他用电设备时，可按保证电动机起动转矩的条件决定；对于低压电动机，尚应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。《通用用电配电设计规范》条文解释第2．3．2条关于电动机起动时电压下降的容许值问题，历来存在两种意见：一是规定电源母线电压；一是规定电动机端子电压。原规范采取规定电动机端子电压的做法虽能控制住配电系统各级母线的电压，但其要求显然偏高。如仅规定母线电压，则电动机端子电压可能低于容许值。为解决这一矛盾，本规范采取了两方面兼顾的做法。电动机起动对系统各点电压的影响，包括对其他电气设备和对电动机本身两个方面。第一方面：应保证电动机起动时不妨碍其他电气设备的工作。为此，理论上应校验其他用电设备端子的电压，但在实践上极不方便。在工程设计中我们可以校验流过电动机起动电流的各级配电母线的电压，其容许值则视母线所接的负荷性质而定。这方面的要求列入了本条文的一款和二款。第二方面：应保证电动机的起动转矩满足其所拖动的机械的要求。为此，在必要时，应校验电动机端子的电压。这方面的要求反映在本条文的三款中。一、本款适用于“一般情况下”即母线接有照明或其他对电压较敏感的负荷时。至于对电压质量有特殊要求的用电设备，应对其电源采取专门措施，例如为大中型电子计算机配置UPS或CVCF；这已超出本规范的内容。母线电压不低于额定电压的90％（频繁起动时）或85％（不频繁起动时），是沿用多年的数据并被广泛采用，所谓“频繁”是指每小时起动数十次以至数百次。二、母线电压不低于额定值的80％的条件，是参照《火力发电厂厂用电设计技术规定》和许多部门的实际经验而列入的。本款适用于3～10kV、1140V和660V电动机，以及不与照明和其他对电压较敏感的负荷合用配电变压器或共用配电线路的情况。三、配电母线上未接其他负荷时，保证电动机的起动转矩是唯一的条件。不同机械所要求的起动转矩相差悬殊；不同类型电动机起动转矩与端子电压的关系亦不相同。因此，不可能规定电动机端子电压的下限。原规范规定电动机端子电压的容许值，是为了控制配电系统各点的电压，对电动机本身亦未给出下限。例如“不致妨碍其他用电设备的工作时，可低于85％”，低到什么程度则“按生产机械要求的起转矩确定”。各类机械要求的起动转矩数据，可在有关的手册、资料中得到。关于接触器的释放电压，现行制造标准规定“不应高于75％，在触头磨损的情况下，不应低于20％”。这个上限值偏高，不宜在条文中引用，设计中可根据具体产品的数据进行校验。最后，还应指出，仅在电动机功率达到电源容量的一定比例（例如20％或30％）或配电线路很长时，才需要校验配电母线的电压，而不必对各个系统的各级母线进行校验。同样，仅在电动机末端线路很长且重载起动时，才需要校验起动转矩；需考虑接触器释放电压的情况更少遇到。《工业与民用配电设计手册》电动机起动时，供电变压器容量的校验如下：若每昼夜起动不超过6次，每次起动时间t不超过15s，变压器的负荷率β小于0.9（或t不超过30s而β小于0.7）时，起动时的最大电流允许为变压器额定电流的4倍；若每昼夜起动超过10～20次，则允许最大起动电流相应地减为3～2倍。启动压降计算基础参数及假定条件Sst：起动回路的额定输入容量，MVA；Skm：母线短路容量，MVA；Sk：供电变压器一次侧短路容量，MVASrT：供电变压器定额容量，MVAxT：变压器电抗相对值，取为阻抗电压相对值，uT；Qfh：预接负荷的无功功率，Mvar；Xι：线路阻抗，铜芯电缆取（0.08+6.1/S）し，≤150mm2时可取（18.3/S）し，Ω；S：电缆芯截面，mm2；ι：线路长度，km；SstM：电动机额定起动容量，其值为KstSrm；Kst：电动机额定起动电流倍数；Srm：电动机额定容量，其值为√3*UrmIrm；Urm：电动机额定电压，kV；Irm：电动机额定电流，kA；ustm：母线电压相对值；ustM：电动机端子电压相对值；计算公式SkmkrTTrTSSxSSst211mlstMUXSQfh2cos1fhSustmstfhkmfhkmSQSQSustMstMststmSSu示例3台110kW电动机，电压380V，电流208.9A，功率因数0.8，采用软起动，起动电流倍数为2.5（SstM=1.732*0.38*0.21*2.5=0.34MVA），辅机负荷20kW，功率因数0.8，10/0.4kV供电，变压器容量500kVA，uT=4.5%，变压器一次侧短路容量Sk=50MVA。至电机电缆为120mm2铜芯电缆，长50m（Xι=18.3/120*0.05=0.0076）。则：SkmkrTTrTSSxS505.0045.05.09.09(MVA)Sst211mlstMUXS238.00076.034.0110.33(MVA)Qfh2cos1fhS28.01025.00.015(Mvar)ustmstfhkmfhkmSQSQS33.0015.009.9015.009.90.965ustMstMststmSSu34.033.0965.00.937