大学课件 发电厂电气 厂用电接线 2

第五章厂用电§5.5厂用电动机的选择和自启动校验§5.5厂用电动机的选择和自启动校验厂用机械设备所使用的拖动电动机简称厂用电动机。在发电厂中有大量的厂用机械设备及相应的厂用电动机，是厂用电的主要负荷§5.5厂用电动机的选择和自启动校验§5.5厂用电动机的选择和自启动校验§5.5厂用电动机的选择和自启动校验§5.5厂用电动机的选择和自启动校验§5.5厂用电动机的选择和自启动校验§5.5厂用电动机的选择和自启动校验§5.5厂用电动机的选择和自启动校验6kV电动机机端电压Time(s)190.0195.0200.0205.0210.0215.0220.0.........0.7000.7500.8000.8500.9000.9501.0001.0501.1001.150pu厂用母线电压一、厂用机械特性和电力拖动运动方程1．负载转矩特性——负载转矩Mm与转速n的关系：Mm=f(n)类型：①恒转矩负载特性：Mm与n无关，Mm=定值。Mm=f(n)特性为一水平直线，如曲线1。如：磨煤机、碎煤机、输煤皮带、绞车、起重机等。一、厂用机械特性和电力拖动运动方程M*m0.20.40.60.81.000.20.40.60.81.0n*12M*m0一、厂用机械特性和电力拖动运动方程②具有非线性上升的负载转矩特性：Mm与n的二次方或高次方成比例。Mm=f(n)特性如曲线2所示。2*0*0**)1(nMMMmmm式中为与转速无关的摩擦起始负载转矩标幺值，一般取0.15*0mM如：风机、油泵等。一、厂用机械特性和电力拖动运动方程2．电力拖动运动方程tnGDtJMMmedd375dd2式中：Me—电动机产生的电磁转矩；Mm—机械负载转矩（或称阻转矩）；—惯性转矩（或称加速转矩）；J—包括电动机在内的整个机组的转动惯量；Ω—机组旋转角速度；G—重力，D—转动构件的外径tJdd214JGDg260n一、厂用机械特性和电力拖动运动方程工作状态：当Me=Mm时，=0，则n=0或n=常数，即电动机静止或等速旋转，拖动系统处于稳定运行状态；tndd动态运动状态当MeMm时，0，拖动系统处于加速状态；当MeMm时，0，拖动系统处于减速状态。tnddtndd二、厂用电动机的类型及其特点发电厂中各种厂用机械设备所使用的厂用电动机有异步电动机、同步电动机和直流电动机。其中1．异步电动机M*01.0n*12M*m02M*e=f(n*)M*m=f(n*)M*m=定值M*emaxM*e0M*m01缺点：启动电流大，调速困难机械特性：曲线见右图稳定运行：Me=Mm，如1、2点要求启动时：Me0Mm0启动进程中，任一时刻：MeMm优点：结构简单、运行可靠、操作方便、过载能力大、价格便宜二、厂用电动机的类型及其特点过载能力：用过载倍数表示类型：鼠笼式绕线式单鼠笼深槽式双鼠笼启动转矩大、启动电流小转子电路串接电阻调速：调速范围有限、平滑性较差（通过调节电阻调速）串级调速：调速范围宽，效率高（在转子回路中引入电势）二、厂用电动机的类型及其特点2．同步电动机a)采用直流励磁，可工作在“超前”或“滞后”状态；b)对电压波动不十分敏感（Me∝U，而不是Me∝U2）；c)装有自动励磁调节装置和强行励磁装置；d)结构复杂，启动、控制麻烦。3．直流电动机优点：借助调节励磁电流，在大范围内均匀而平滑地调速；启动转矩大。缺点：制造工艺复杂，成本高、维持量大，工作可靠性差。三、厂用电动机的选择1．结构形式a)一般选用异步电动机：结构简单、运行可靠、操作维护方便、过载能力大、价格便宜；b)对反复、重载启动或需要小范围内调速的机械，如吊车、抓斗机等，可选用线绕式异步电动机或同步电动机；c)对要求在很大范围内调节转速（无级调速）的设备可选用直流电动机；d)对200MW以上机组的大容量辅机可选用双速电机。三、厂用电动机的选择2．额定电压：与供电系统电压相一致。3．额定转速：符合被拖动设备的要求。4．额定容量：，并留有适当的储备，式中PN—电动机额定容量，kW；PS—被拖动机械设备轴功率，kW。5．防护形式：与周围环境相适应，可选用开启式、防护式、封闭式及防爆式。)kW(SNPP四、电动机的自启动校验自启动的概念：Ⅰ类负荷电动机断开电源电压降低转速下降（惰行）很短时间电压恢复自启动稳态若参加自启动的电动机数量多，容量大时，自启动电流过大，可能会使厂用母线及厂用电网络电压下降，甚至会引起电动机过热，将危及电动机的安全及厂用电网络的稳定运行，因此必须对电动机自启动进行校验。四、电动机的自启动校验自启动时出现的问题：①厂用母线电压下降：自启动电动机多且同时启动，变压器、线路上压降大；②电动机本身发热：母线电压降低，启动时间加长，电动机绕组发热。自启动分类①失压自启动：事故发生，电压降低，事故消除后电压恢复，自启动（工作电源只考虑失压自启动）②空载自启动：备用电源空载，工作电源失去，备用电源自动投入时的自启动③带负荷自启动：备用电源已带一部分负荷，负荷又自动投入时的自启动6kV电动机机端电压Time(s)190.0195.0200.0205.0210.0215.0220.0.........0.7000.7500.8000.8500.9000.9501.0001.0501.1001.150pu厂用母线电压四、电动机的自启动校验四、电动机的自启动校验1．电动机自启动时厂用母线电压最低限值正常时：M*e∝U*2M*eN=M*mM*emax,N≈2.0M*eN事故时：电压下降到某一数值时，如，此时他的最大转矩相应的变为，小于额定转矩，若电动机带有额定负荷，此时剩余的转矩变为负值，电动机惰行，最终可能会停止。规定：厂用母线电压的最低限值为，电动机端电压最低值为。NU7.0max*eM2*max**0.72eeNmNMMMNU8.0NU7.0四、电动机的自启动校验2、电动机自启动校验⑴电压校验假设：①电动机处于制动状态（S=1）②忽略外电路所有元件电阻③忽略电动机等值电阻（因为S=1）④供电电源为无穷大，即constU0*四、电动机的自启动校验GTM1M2M3主母线厂用母线0*U1*UtX*mX**I)(***0*mtXXIU*I0*U—参加自启动电动机的启动电流标么值。—电源母线电压标么值，一般采用经电抗器供厂用电时取1，采用无激磁调压变压器时取1.05，采用有载调压变压器时取1.1。四、电动机的自启动校验GTM1M2M3主母线厂用母线0*U1*UtX*mX**I)(***0*mtXXIUtX*mX*—厂用变压器或电抗器的电抗标么值。—参加自启动电动机的等值电抗标么值。四、电动机的自启动校验GTM1M2M3主母线厂用母线0*U1*UtX*mX**I)(***0*mtXXIU由此可得mtXXUI**0**电动机开始自启动瞬间厂用母线的电压为：mtmmXXXUXIU***0***1*K为该电动机的自启动电流倍数。如果所有自启动的电动机取一个平均的启动电流倍数，则全部电动机经过折算后的等值电抗标么值可改写为四、电动机的自启动校验KXm1*avK对于一台静止的电动机，在启动瞬间的电抗为：mtavmSSKX1*tSmS其中—厂用变压器的额定容量，kVA—全部电动机总容量，kVAK为该电动机的自启动电流倍数。如果所有自启动的电动机取一个平均的启动电流倍数，则全部电动机经过折算后的等值电抗标么值可改写为四、电动机的自启动校验KXm1*avK对于一台静止的电动机，在启动瞬间的电抗为：mtavmSSKX1*avK—电动机自启动平均电流倍数，对备用电源一般当快速切换时可取2.5，慢速切换时可取5（总切换时间大于0.8s为慢速切换，小于0.8s为快速切换）四、电动机的自启动校验进一步可得：mtmtavttmavtmtmSXUPSKXUSSKXUXXXUU**0**0**0****0*1*1cos111mS*cos*tmavmSPKSmPcos—自启动电动机的容量标么值—参加自启动的电动机功率kW—电动机的效率和功率因数的乘积，一般取0.8四、电动机的自启动校验进一步可得：mtmtavttmavtmtmSXUPSKXUSSKXUXXXUU**0**0**0****0*1*1cos111求得的母线电压标么值不应低于自启动要求的厂用母线最低电压值方能保证电动机的顺利启动。四、电动机的自启动校验⑵电动机经厂用高压变压器和厂用低压变压器串联自启动母线电压校验0*U0*x1*x1*I1*U2*tx1*tx1*tI0*I2*I2*U2*x0S1S2S四、电动机的自启动校验⑵电动机经厂用高压变压器和厂用低压变压器串联自启动母线电压校验0*U0*x1*x1*I1*U2*tx1*tx1*tI0*I2*I2*U2*x0S1S2S0S1*U自启动过程中继续运行。厂用高压母线电压的校验。1*1*1*0*ttxIUU0*U—厂用高压变压器电源侧电压标么值。1*U—厂用高压母线电压标么值。1*tI—自启动时通过厂用高压变压器的电流以厂用高压变压器容量为基准的标么值。1*tx—厂用高压变压器电抗标么值。其中分别为负荷支路0、1、2的电动机启动电流倍数。四、电动机的自启动校验0*U0*x1*x1*I1*U2*tx1*tx1*tI0*I2*I2*U2*x0S1S2S动机自启动时，通过厂用高压变压器的电流2*1*0*1*IIIIt111*111*11*111*1*'1*1*1*tttSSUKSxSUSSxUxUI122*22*tSSUKI100*00*tSSUKI2,10,KKK且因此可得占的比例比较小，可以略去四、电动机的自启动校验0*U0*x1*x1*I1*U2*tx1*tx1*tI0*I2*I2*U2*x0S1S2S101*0122*2111*11*ttttSSUKSSUKSSUKI2*I10K11*1*0111*1*1*0*)(ttttSUxSSKxIUUcos11PS因为所以所以四、电动机的自启动校验0*U0*x1*x1*I1*U2*tx1*tx1*tI0*I2*I2*U2*x0S1S2SHtttSxUSxSPKUU*1*0*11*0110*1*1)cos(1HS*—厂用高压母线的合成负荷标么值。厂用高压母线电压的校验。过程同上。2*U四、电动机的自启动校验0*U0*x1*x1*I1*U2*tx1*tx1*tI0*I2*I2*U2*x0S1S2SLtttSxUSxPKUU*2*1*22*221*2*1cos1coscos/222222*ttLSPKSPKS100(%)1.12*ktUxLS*—厂用低压母线的合成负荷标么值。2*1*,UU求得的应分别不低于电动机自启动要求的厂用母线电压最低值。变压器电抗中的1.1代表变压器制造过程中阻抗可能产生的正误差。四、电动机的自启动校验例：某电厂高压厂用备用变压器采用无激磁调压变压器，容量为25000kVA，阻抗电压为Uk%=10，正常时已带负荷4000kVA，参加自启动的电动机总容量为15000kW，电动机的启动电流平均倍数Kav=5，cosΦ=0.8，η=0.9，校验能否成功自启动？解：0.7127240001.0*)40008.0*9.015000*5(105.1)cos(111*010*1*ttavSxSPKUU四、电动机的自启动校验厂用电动机自启动时厂用母线上的电压不仅与变压器的电抗和容量有关，而且与电动机启动电流倍数和参加自启动的电机容量有关。若把电动机自启动要求的厂高压母线最低电压当成已知值，则由公式⑶容量校验—确定自启动电动机允许容量mttmavttmavtSxUSPKxUSSKxUU**0**0**0*1*1cos11可以计算出自启动电动机最大容许容量的标么值：tmxUUUS*1*1*0**tavtmSKxUUUP*1*1