中壓電機起動網壓降計算軟件

高越農，李月英，戴 齊

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

1 前言

在電網不帶其它負載的條件下，通過矢量圖不難計算出大電機起動電網電壓［1]。但是，帶上其它負載后的網壓降計算，就變得比較復雜和麻煩［2]。

本文介紹大電機起動網電壓計算軟件（簡稱CV1），它具有概括性強和使用方便的特點。

2 電網其它負載

電網其它負載是指電動機軟起動以前已經掛網的電氣負載。人們之所以把大電機起動網壓降列為起動指標，就是為了顧及其它負載。

其它負載通常與電動機起動容量在數(shù)量級上相同。電動機起動容量是電動機支路的伏安數(shù)，在恒流起動的條件下，定義為起動電流倍數(shù)Kstart與電動機額定輸入容量的乘積。

其它負載可以按伏安特性劃分為三類，第一類是諸如交流電動機這樣的恒功率負載，第二類是恒流類負載，第三類是恒阻抗類負載。由于電動機的硬機械特性，交流電動機在其端電壓略有下降時，轉速下降并不明顯，因此，其輸出功率連同輸入功率都會基本上保持在端電壓下降以前的值。因此，交流電動機屬于恒功率負載。

如圖1所示為“電網、三類其它負載、軟起動裝置－電動機”電路單線示意圖。

相關學者研究指出，妊娠合并甲減疾病孕婦出現(xiàn)羊水胎糞污染級胎膜早破的幾率更高，需要給予早期的防治[8-9]。

圖1 “電網、負載、軟起動裝置-電動機”電路單線示意圖

3 從伏安特性對其它負載作分類的原因

其它負載電流來自電網，如果其它負載電流的幅值和相位均與電網電壓Unet無關，那么，其它負載的存在與否對于電動機起動引起的網壓降沒有影響。但是，其它負載電流實際上會隨網壓而變化，所以，大電機起動網壓降與其它負載就有關系。阻抗性負載電流隨網壓降低而減小；而恒功率負載電流隨網壓降低而增大。不同伏安特性類別的其它負載對于軟起動網壓降的影響截然不同：第一類其它負載的存在使起動網壓降增加；而第三類其它負載的存在則使起動網壓降減小。

因此，在對于大電機起動網壓降進行計算之前，應該弄清其它負載在類別上的容量分布。

根據(jù)抽樣調查，在冶金和化工行業(yè)里，在總電力輸出中，容量80%以上屬于第一類，不到20%屬于第三類。

應該指出，武斷地將其它負載一律歸類為阻抗性負載，在此基礎上導出計算公式［3]。在大多數(shù)情況下，它的武斷并不符合實際。因此，這些計算公式在大多數(shù)情況下是不可用的。

4 基本假設

在大電機起動以前，電網電壓已經調整到電動機額定電壓UN。

恒流軟起動：在軟起動期間，電動機支路電流I與網壓無關，軟起動器是可變電抗。

在其它負載中，cosψ1和 cosψ3以及電動機阻抗是與λ無關的常數(shù)。恒流類負載的以上（0）’表示起動以前，下同）。

5 大電機起動電網電壓的計算公式

（2）Unet0計算

（以上‘（0）’表示起動以前 ，‘，a’和‘，p’分別表示有功和無功分量，下同）。

（4）聯(lián)立右列諸方程得到λ

6 電動機起動電網電壓計算軟件（簡稱CV1）

（1）CV1的輸入

①電網：rnet＝ （Ω），Xnet＝ （Ω），②電動機支路：UN＝ （V），IN＝ （A），Zm＝ （Ω），cosψm＝ ，起動電流I＝，③其它負載：ILi（0）＝（A），cosψ1＝，cosψ2＝。

（2）CV1的輸出

Unet＝ （V），δU%＝

（3）CV1的使用

安裝CV1和MATLAB，以語句形式輸入相關數(shù)據(jù)，通過命令語句調出輸出結果。

表1 在四組不同的其它負載條件下的大電機起動電網降計算結果

7 例示電動機起動電網電壓計算結果

rnet=0（Ω），Xnet=0.2（Ω），電機容量 PN=15MW，線電壓 6kV，Zm=0.3939Ω，cosψm=0.25，IN=1759A，I=3518A，其它負載容量 S（0）=27.78MVA。如表 1所示為在四組不同的其它負載條件下的大電機起動電網降計算結果。

8 結束語

（1）例算結果表明，大電機起動網壓降在相當程度上與其它負載的類別分布相關。如果僅僅知道起動容量和其它負載容量，而不清楚其類別分布，網壓降的計算是不可能完成的。

（2）大電機起動電網電壓計算軟件是電機軟起動仿真軟件的一個組成部分。后者的任務是預示電機軟起動過程中所有相關變量的時間曲線。在軟起動過程中，cos ψm將隨轉速增大而增大，到末期，電動機支路電流I也會不再恒定。

（3）恒功率負載可以近似地等效為一個‘負阻阻抗’，恒流負載可以近似地等效為一個‘無窮大阻抗’，這樣，三類其它負載可以近似地等效為它們三者的并聯(lián)。所以，在電網帶上其它阻抗以后，仍然可以被近似為一個電勢源和電網阻抗的串聯(lián)電路。

［1] 高越農,戴 齊.回路功率因數(shù)對軟起動的影響［J] .電氣傳動自動化,2005,（5）：31-32.

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

［3] 鋼鐵企業(yè)電力設計手冊（下）［M] .北京：冶金工業(yè)出版社,1996：252-259.