一、前言 大容量電動(dòng)機(jī)通常是指電功率在幾百甚至上千千瓦的電動(dòng)機(jī)。其配電裝置采用3kV∽10kV電壓等級(jí) ，在電網(wǎng)容量，電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)工藝許可的情況下，盡量采用全電壓直接起動(dòng)的方式 ，同時(shí)還要有相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置確保其正常運(yùn)行。大型電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行將會(huì)給電網(wǎng)和其它拖動(dòng)設(shè)備的安全運(yùn)行帶來(lái)很大影響，因此需要進(jìn)行認(rèn)真的比較和分析計(jì)算，以確定經(jīng)濟(jì)合理，運(yùn)行可靠，技術(shù)先進(jìn)的配電方案。以下就嶺澳核電站空壓機(jī)配電的工程實(shí)例談?wù)劥笕萘侩妱?dòng)機(jī)的配電特點(diǎn) ，起動(dòng)條件及相應(yīng)的計(jì)算驗(yàn)證。 二、工程實(shí)例 （一）實(shí)例介紹 嶺澳核電站空氣壓縮系統(tǒng)由三臺(tái)空壓機(jī)組成，主要向核島和常規(guī)島輸送壓縮空氣?？諌簷C(jī)由英國(guó)ATLAS公司進(jìn)口，其電動(dòng)機(jī)功率分別為250kW/50Hz/3phase，電壓等級(jí)為6.6kV.電源引自電站東北側(cè)輔助變壓器平臺(tái)全廠共用的6.6kV配電盤(pán)，選用3x3（ZR-YJV-10-1x400）中壓鎧裝電纜約9x550米至核島電氣廠房6.6kV配電盤(pán)后，再分別選用ZR-YJV22-3x35中壓鎧裝電纜約350米給各空壓機(jī)供電。該電動(dòng)機(jī)和工藝設(shè)備無(wú)特殊的動(dòng)熱穩(wěn)定要求，但根據(jù)規(guī)程，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)母線電壓不應(yīng)低于額定電壓的85%.根據(jù)以上技術(shù)條件，為確定電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的電壓電流是否滿(mǎn)足起動(dòng)要求需進(jìn)行起動(dòng)計(jì)算，然后校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的繼電保護(hù)要求。計(jì)算條件應(yīng)設(shè)供電系統(tǒng)是無(wú)限大容量電源，采用標(biāo)幺值，計(jì)算容量Sj＝100MVA。 （二）在計(jì)算之前需考慮以下因素： 1、大容量電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，需要滿(mǎn)足起動(dòng)母線電壓波動(dòng)、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求和電動(dòng)機(jī)及工藝設(shè)備的動(dòng)熱穩(wěn)定要求。電動(dòng)機(jī)和工藝設(shè)備應(yīng)能承受全壓起動(dòng)時(shí)的沖擊 ，即能滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)和工藝設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定要求。對(duì)于某些電動(dòng)機(jī)在全壓起動(dòng)時(shí)還需滿(mǎn)足制造廠規(guī)定的熱穩(wěn)定要求。 2、大型電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，其端電壓應(yīng)能保證被拖動(dòng)機(jī)械要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，且在配電系統(tǒng)中引起的電壓下降不應(yīng)妨礙其它用電設(shè)備的工作。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量。電壓允許撥動(dòng)和閃變》（GB12326-93）的要求，一般情況下 ，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)配電母線上的電壓不應(yīng)低于額定電壓的85%，對(duì)于經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，不應(yīng)低于額定電壓的90%。 3、起動(dòng)計(jì)算 （1）阻抗計(jì)算：設(shè)供電系統(tǒng)是無(wú)限大容量電源，采用標(biāo)幺值計(jì)算，用系統(tǒng)阻抗（X＊xt）計(jì)算起動(dòng)壓降時(shí)，應(yīng)按引起壓降最大的情況，即系統(tǒng)容量最小，短路容量最大的情況。 b.線路阻抗（X＊l1）：X＊l1=X×Sj/Uj2式中：X——每相線路電抗（Ω）；Uj——線路基準(zhǔn)電壓（kV）；c.母線上其它負(fù)荷電抗（X＊fh）；X＊fh=Sj/Sfh式中：Sj——基準(zhǔn)容量，取100MVA；Sfh——母線上其它容量計(jì)算值（MVA）；d.線路阻抗（X＊l2） X＊l2＝X×Sj/Uj2式中：X——每相線路電抗（Ω）；Uj——線路基準(zhǔn)電壓（kV）；e.電動(dòng)機(jī)起動(dòng)阻抗（X＊d） X＊d＝1/Kq×Sj/Sed式中：Kq——電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)電流倍數(shù)；Sed—電動(dòng)機(jī)額定容量。 （2）起動(dòng)參數(shù)計(jì)算：由圖1可知，電動(dòng)機(jī)回路阻抗X＊q＝X＊l2＋X＊d母線總的阻抗X＊=X＊q//X＊fh供電系統(tǒng)的總阻抗∑X＊=X＊＋X＊l1＋X＊xt系統(tǒng)提供的總起動(dòng)電流I＊q=1/∑X＊電動(dòng)機(jī)回路起動(dòng)電流，由電動(dòng)機(jī)回路 阻抗和負(fù)荷阻抗分流計(jì)算，即I＊d=I＊q×X＊fh/（X＊fh＋X＊q）。 母線電壓標(biāo)幺值U＊m=I＊q×X＊電動(dòng)機(jī)端電壓相對(duì)值（起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)端電壓/電動(dòng)機(jī)額定電壓）U＊d=I＊d×X＊d4、繼電保護(hù)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50062-92），關(guān)于3kV及以上電動(dòng)機(jī)的保護(hù) ，要求設(shè)置電流速斷保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、失壓保護(hù)、不平衡缺相保護(hù)、接地故障保護(hù)及起動(dòng)次數(shù)保護(hù)。本例主要考慮差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、低電壓保護(hù)、接地保護(hù)。 1.差動(dòng)保護(hù)按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的最大不平衡電流計(jì)算保護(hù)裝置的動(dòng)作電流Idzj＝（1.5∽2）Irm/n1A；按最小運(yùn)行方式下 ，電動(dòng)機(jī)接線端兩相短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)裝置的短路電流校驗(yàn)保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)Km＝Ik2.min/Idz≥2。2.電流速斷保護(hù)按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，計(jì)算異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的動(dòng)作電流：Idzj=KkKjxKq Irm/n1A；按最小運(yùn)行方式下 ，電動(dòng)機(jī)接線兩相短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)安裝處的短路電流校驗(yàn)保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)：Km＝Ik2.min/Idz≥2。3.過(guò)負(fù)荷保護(hù)按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定電流計(jì)算保護(hù)裝置的動(dòng)作電流：Idzj＝KkKjxIrm/Khn1A。4.低電壓保護(hù)當(dāng)母線電壓下降至額定電壓的60%時(shí)，低電壓作用于跳閘。5.接地保護(hù)按被保護(hù)元件發(fā)生單相接地故障時(shí)最小靈敏系數(shù)1.25整定保護(hù)裝置的一次動(dòng)作電流：Idz≤（Ic∑-Icm）/1.25A。 （三）本例計(jì)算結(jié)果如下： 1、元件阻抗標(biāo)幺值 （1）系統(tǒng)阻抗：由電站提供，6.6kV出線最小短路容量為150MVA，最大短路容量為330MVA.基準(zhǔn)容量Sj=100MVA，X＊tmin=Sj/Smin＝100/150＝0.667X＊tmax＝Sj/Smax＝100/330＝0.303。 （2）變壓器阻抗（X＊b）：由制造廠給出，為X＊b＝0.09。 （3）線路阻抗（X＊l1）：本例中線路采用九根1x400mm2銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜 ，電纜長(zhǎng)度為0.55kM，線路每公里電抗為0.150Ω，可得X＊l1＝X×Sj/Uj2＝0.150x0.55x100/6.62/9＝0.0210由于線路阻抗相對(duì)于電動(dòng)機(jī)阻抗較小，可在以下計(jì)算中忽略。 （4）電站：該6.6kV母線上其它負(fù)荷為Sfh＝10.5MVA，因此X＊fh＝Sj/Sfh＝100/10.5＝9.523。 （5）線路阻抗（X＊l2）：本例中線路采用三根3x35mm2銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜 ，電纜長(zhǎng)度為0.35km，線路每公里電抗為0.123Ω，可得X＊l2＝X×Sj/Uj2＝0.123x0.35x100/6.62/3＝0.0329。 （6）電動(dòng)機(jī)起動(dòng)阻抗本例中電動(dòng)機(jī)額定容量為3x250/0.85＝882.35KVA＝0.882MVA，額定電壓為6.6kV，額定電流為31A，起動(dòng)電流倍數(shù)為10倍，可X＊d＝1/Kq×Sj/Sed＝（1/10x100）/0.882＝11.34。 2、起動(dòng)計(jì)算過(guò)程及分析 電動(dòng)機(jī)回路阻抗X＊q＝X＊l2＋X＊d＝0.0329＋11.34＝11.37母線總阻抗X＊＝X＊q//X＊fh＝11.37x9.523/（11.37＋9.523）＝5.182供電系統(tǒng)總阻抗：∑X＊＝X＊＋X＊l1＋X＊xtmin＋X＊b＝5.182＋0.0210＋0.667＋0.09＝5.96總起動(dòng)電流I＊q＝1/∑X＊＝1/5.96＝0.168母線 電壓U＊m＝I＊qX＊＝0.168x5.182＝0.871電動(dòng)機(jī)回路起動(dòng)電流：I＊d＝I＊qxX＊fh/（X＊fh＋X＊q）＝0.168x9.523/（11.37＋9.523）＝0.077端電壓U＊d＝I＊dX＊d＝0.077x11.34＝0.873由計(jì)算可知，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)能滿(mǎn)足要求，即母線及電動(dòng)機(jī)端電壓均超過(guò)85%，因此可采取直接啟動(dòng)的方式。 3、繼電保護(hù)計(jì)算 （1）電動(dòng)機(jī)側(cè)短路時(shí) ，當(dāng)系統(tǒng)取最小短路容量為150MVA時(shí)，d1點(diǎn)的短路電流計(jì)算其中，Xjs1＝X＊xtmin＋X＊l1＋X＊l2＋X＊b＝0.667＋0.021＋0.0329＋0.09＝0.811短路電流Idlmin＝Ij/Xjs1＝Sj/（UjXjs1）＝100/（x6.6x0.811）＝10.786kA兩相短路電流I"dlk2＝0.866Id1min＝0.866x10.786＝9.341kA當(dāng)系統(tǒng)取最大短路容量為330MVA時(shí)，d 1點(diǎn)的短路電流計(jì)算其中，Xjs2＝X＊xtmax＋X＊l1＋X＊l2＋X＊b＝0.30＋0.021＋0.0329＋0.09＝0.444短路電流Idlmax＝Ij/Xjs2＝Sj/（UjXjs2）＝100/（x6.6x0.444）＝19.703kA。 （2）差動(dòng)保護(hù)配電裝置電流互感器的變比為50/5，電流互感器的接線系數(shù)Kjx為1，因此可得保護(hù)裝置的動(dòng)作電流Idzj＝（1.5∽2）Irm/n1＝（1.5∽2）31/10＝（4.65∽6.2）A當(dāng)Idzj取6.0A時(shí)，Idz＝Idzj×n1/Kjx＝6.0x10/1＝0.06kA保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)Km＝I"d1k2min/Idz＝9.341/0.06＝156＞2。 （3）電流速斷保護(hù)保護(hù)裝置的動(dòng)作電流為Idzj＝KkKjxKqIrm/n1＝1.6x1x31/10＝4.96AIdz＝Idzjn1/Kjx＝5x10/1＝0.05kA保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)為Km＝I"dlk2min/Idz＝9.341/0.05＝187＞2。 （4）過(guò)負(fù)荷保護(hù)保護(hù)裝置的動(dòng)作電流為Idzj＝KkKjxIrm/Khn1＝1.6x1x31/（0.85x10）＝5.84A ，按照此電流值對(duì)過(guò)負(fù)荷電流值進(jìn)行整定。 （5）接地保護(hù)電網(wǎng)的總單相接地電容電流IcΣ＝0.1Url＝0.1x6.6（9x0.55＋3x0.35）＝3.96A可得保護(hù)裝置的一次動(dòng)作電流為Idz＝（Ic∑-Icm）/1.25＝3.96/1.25＝3.168A保護(hù)裝置的動(dòng)作電流3.168A滿(mǎn)足零序電流互感器和接地繼電器的靈敏系數(shù)要求。 三、結(jié)束語(yǔ) 綜上所述，大型空壓電機(jī)的配電考慮因素較多，應(yīng)著重考慮電機(jī)的工藝要求，起動(dòng)條件和繼電保護(hù)要求。在電網(wǎng)容量 ，電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)工藝許可的情況下，盡量采用全電壓直接起動(dòng)的方式，同時(shí)還要有相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置確保其正常運(yùn)行，而繼電保護(hù)卻只要滿(mǎn)足運(yùn)行條件，規(guī)范要求，就能達(dá)到保護(hù)空壓機(jī)的要求。