電容補(bǔ)償后的電動機(jī)軟起動電網(wǎng)壓降計(jì)算

戴 齊，高越農(nóng)，李月英

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

1 引言

在電網(wǎng)短路容量相對于電動機(jī)的起動容量偏小時(shí)，電動機(jī)起動就會引起過高的網(wǎng)壓降，δUnet＞15%將是不允許的。造成過高網(wǎng)壓降的原因在于電動機(jī)起動要吸收大量感性無功功率，而電網(wǎng)的輸出又受限于它的短路阻抗。因?yàn)殡娏﹄娙軨能夠輸出感性（吸收容性）無功功率，所以，接入電力電容C是克服電動機(jī)起動困難的有效措施之一。

人們關(guān)心的問題首先是：電力電容C應(yīng)該如何接入電路；其次是：它的額定容量VvarN與網(wǎng)壓降δUnet之間的定量關(guān)系。

本文先簡略陳述將電容C通過斷路器QF3直接接入電網(wǎng)側(cè)（見圖1）的理由，在認(rèn)定此接入點(diǎn)的基礎(chǔ)上，再介紹網(wǎng)壓降δUnet的計(jì)算公式。

電容C按照圖1聯(lián)結(jié)（不并接于電動機(jī)）的理由是：在電動機(jī)起動的初期，正是它對于感性無功功率需求量最大的期間，也是電動機(jī)端電壓最低的期間，如果將C并接在電動機(jī)定子側(cè)，它貢獻(xiàn)的用以作無功補(bǔ)償?shù)母行詿o功功率將因?yàn)殡妱訖C(jī)端電壓低而大打折扣。

圖1中的C表示若干帶有接觸器的電容器組。

圖1 通過電力電容減小電動機(jī)軟起動的電網(wǎng)壓降的電路單線圖

2 一些假設(shè)、定義、符號和輔助算式

不論是否帶其它負(fù)載，電網(wǎng)均可近似表示為電勢源Unet0與短路阻抗的串聯(lián)電路［1]，其短路容量 Sshort，一般 Unet0≥UN，本文假定 Unet0＝UN，UN是電動機(jī)額定電壓。

電動機(jī)軟起動是一個(gè)轉(zhuǎn)速時(shí)時(shí)變化的過程，電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型因而將因時(shí)而異。本文所謂的網(wǎng)壓降δUnet的計(jì)算，僅針對某一固定的轉(zhuǎn)速。

SmN和VvarN分別為電動機(jī)支路和電容支路的額定容量。如果起動電流恒定，電動機(jī)支路實(shí)際容量：Sm＝λSmN，電容支路實(shí)際容量。

3 與恒流負(fù)載（Z′m＝λZ′mN）相對應(yīng)的電動機(jī)起動電網(wǎng)壓降δUnet的計(jì)算公式

δUnet的計(jì)算公式為：

經(jīng)過簡單的推演，得出：

4 與恒阻抗負(fù)載（Z′m=Z′mN）相對應(yīng)的電動機(jī)起動電網(wǎng)壓降δUnet的計(jì)算公式

由相似的推導(dǎo)可以得出：

5 計(jì)算舉例

（1）基本數(shù)據(jù)：假設(shè)電網(wǎng)Sshort=250MVA，具有純電感性阻抗。電網(wǎng)和電動機(jī)的額定電壓相等Unet=UN=10kV，電動機(jī)支路SmN=43.30MVA，≈j。

（2）任務(wù)：在恒流和恒阻抗條件下，近似計(jì)算與電力電容C不同額定容量VvarN相應(yīng)的電網(wǎng)網(wǎng)壓降δUnet：VvarN1=0 Mvar，VvarN2=5 Mvar，VvarN3=10 Mvar。如表1所示為近似計(jì)算結(jié)果一覽表。

6 結(jié)論

表1 近似計(jì)算結(jié)果一覽表

（2）關(guān)于電網(wǎng)壓降的分析和計(jì)算只適用于某一事先指定的電動機(jī)轉(zhuǎn)速，因此，如果需要獲知整個(gè)起動過程中的電網(wǎng)壓降，就必須在不同轉(zhuǎn)速下進(jìn)行多次計(jì)算。

（3）關(guān)于電網(wǎng)壓降的分析和計(jì)算原則上適用于負(fù)載支路里的主要部件是其它電力器件（并不是電動機(jī)）的應(yīng)用場合。

［1] 高越農(nóng),李月英,戴 齊.中壓電機(jī)起動網(wǎng)壓降計(jì)算軟件［J] .電氣傳動自動化，2010，（1）.

［2] 高越農(nóng),李月英.交流電路中晶閘管的電感性［J] .電氣技術(shù).2007（11）.

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