熱變電阻軟起動(dòng)裝置在空分制氧系統高壓交流大功率電機上的應用

電氣傳動(dòng)動(dòng)化與傳動(dòng)熱變電阻軟起動(dòng)裝置在空分制氧系統高壓交流大功率電機上的應用劉同鋒(聯(lián)華工業(yè)氣體(蘇州)有限公司,江蘇蘇州215000[摘要]介紹了高壓交流大功率電機熱變電阻軟起動(dòng)裝置的原理及在21000N·m/h制氧空分系統9800 KW ABB空透電機上的應用,并對電機起動(dòng)參數作了詳細計算和分析關(guān)鍵詞熱變電阻軟起動(dòng)器電容器高壓交流大功率電機降壓起動(dòng)1工程概況及方案選擇在定子回路中串入熱變電阻起動(dòng)器的三相電阻,其中QF1為主機運行斷路器,QF2為星點(diǎn)短接柜斷路器,QF3沙鋼21000N·m2/h制氧上一級l0kV變電所提供的電容器及電抗器斷路器。熱變電阻器由3個(gè)相互絕緣的電網(wǎng)最小短路容量為173MWA,AB公司的9800kW高壓電阻箱構成,內部盛有電阻液。起動(dòng)前,先投入電容器及交流電機AMC800M6DHSB的額定轉速n=995/min,額定限流電抗器,QF3用于補償電網(wǎng)及降低沖擊電流,然后投電壓U=1000V,額定電流L=651A,起動(dòng)電流(全壓)人QF1,電流下降到1.5倍額定電流時(shí),聯(lián)鎖合QF2,分K1=5.5,起動(dòng)轉矩Kn=0.45,A=2.2,電機轉子GD=別切除熱變電阻軟起動(dòng)器及電抗器,此時(shí)投全壓加速至額3588°m2,空氣壓縮機的轉子GD=13616kg·m2,滿(mǎn)定轉速,起動(dòng)過(guò)程結束,從而實(shí)現電機軟起動(dòng)。該軟起動(dòng)載轉矩M=94053N·m。若電機采用自耦變壓器降壓方式裝置能抑制電機的起動(dòng)電流,在限定的時(shí)間內將它驅動(dòng)到起動(dòng),按現有條件及參數則根本無(wú)法實(shí)現正常起動(dòng)。根據額定轉速,并在必要的情況下允許多次連續起動(dòng);同時(shí)兼目前常用起動(dòng)方案,有以下三種方案可選:一是選用進(jìn)口有若干保護功能,如短路、過(guò)載、起動(dòng)超時(shí)、欠電壓、過(guò)變頻軟起動(dòng)器起動(dòng);二是選用熱變電阻軟起動(dòng)器起動(dòng);三熱、系統異常等故障出現后,裝置能作出相應的防護并發(fā)是選用液態(tài)軟起動(dòng)。第1種方案技術(shù)性能最好,但價(jià)格昂出警示信號。貴;第2、3種方案為國內產(chǎn)品,它們的設計能力為每天連續起動(dòng)3次。熱變電阻軟起動(dòng)器占地面積相對較小,無(wú)活3電機參數計算動(dòng)部件;而液態(tài)電阻軟起動(dòng)器占地面積相對較大,電極為電機起動(dòng)阻抗Z=U(312K1I)=1.61250,等效阻活動(dòng)部件,它的控制系統自成體系,不受其它電器設備的抗r=0.22=0.32250,等效起動(dòng)電抗X=(z-r2)12=控制。對于2100N·m/h制氧空分系統來(lái)說(shuō),空壓機起動(dòng).58n。電機額定轉矩M=94053N·m,起動(dòng)轉矩M=次數較少,綜合考慮后采用HTR310000。型熱變電阻0.45M=42323N,m,最大轉矩M=M軟起動(dòng)器206916N·m,額定轉差率S=0.005,臨界轉差率Sn=2系統構成及原理S[A+(x2-1)a]=0.0208電機機械特性根據ABB公司提供的坐標圖有任一轉熱變電阻軟起動(dòng)器系統的構成及原理圖如圖1所示。速點(diǎn)的轉矩M=KM,不同轉速點(diǎn)下的數據見(jiàn)表1表1不同轉速點(diǎn)下的電機數據轉速02460%8%9%99%M/(N·m4232343264470265643275242131674206916z/16125162721.6423167331.73891.81002534r/na.3225·0.38940.4482a5510a.7263a88301.98M/N·m846537621410024453338593762137621電機起動(dòng)過(guò)程阻抗變化特性表達式為:Zn=U1/(32K1l)式中,n取不同轉速點(diǎn)方式。等效電阻變化過(guò)程表達式圖1熱變電阻軟起動(dòng)器系統的構成及原理圖為r=(Z-x)收稿日期:2010-11-08作者簡(jiǎn)介:劉同鋒(1976),工程師,主要從事工業(yè)自動(dòng)化方面的4空氣壓縮機參數計算研究工作。壓縮機的轉速特性MZ,見(jiàn)表1。對電機機械特性及壓膏動(dòng)科制電氣傳動(dòng)縮機機械特性進(jìn)行分析發(fā)現,該電機起動(dòng)過(guò)程轉矩小,若10000(32×4.4×651A)=2.01560,等效電阻r=采用降壓起動(dòng)方式,不管是自耦變壓器還是電抗器降壓起(z2-X2)1/2=1.25150,起動(dòng)電阻RQ=r-r=0.930動(dòng),其可降空間不大。當電壓降到70%以下時(shí),電機轉矩2)起動(dòng)瞬間母線(xiàn)下阻抗z∥C。Z0=2.3340,R0已很小,難以克服壓縮機阻轉矩而順利起動(dòng)。1.67580,X=1.62230。(3)線(xiàn)路總阻抗。Z=[n+(X,+X6)2]5電網(wǎng)參數計算及分析2.8132。該系統電網(wǎng)最小短路容量為173MvA,其短路阻抗(4)母線(xiàn)壓降。U1r=1.05×23324/2.8132=0.87X=0.63730。若采用自耦變壓器降壓起動(dòng),其電流應在(5)電機真實(shí)端電壓UD。UD=Uom·Z/2=0.70電機額定電流的2.78倍以下,按此電流設計自耦變壓器(6)起動(dòng)轉矩。M=Un2×0.44×9053N·m=為71%變比難以滿(mǎn)足起動(dòng)轉矩要求,因為折到電機端電壓20072N·m。按上述方法分別計算出20%、40%只有60%(0.85×0.71)左右。若采用電阻降壓起動(dòng),起動(dòng)60%、80%、90%、98%等幾個(gè)點(diǎn)的轉矩。電流為I,起動(dòng)母線(xiàn)電壓Um=8500V,有:)起動(dòng)時(shí)間計算。I(R+0.3225)2+22173]2=10500/312①0轉速到20%轉速。L,2=(GD/375)×9.8×200/I(RQ+0.3225)2+1.582]4=8500/32[(M+Ma2-M2-Mn2)/2]=5.8s解得RQ=1.1289,I=2287.87A=3.5144l。電機②從20%轉速到40%轉速之間,平均加速轉矩M端電壓U=31Z,該電壓滿(mǎn)足不了電機起動(dòng)力矩的要(MQ2+M4-Ma2-Ma4)/2=13437N·m,t4=627s。③從40%轉速到60%轉速之間,平均加速轉矩M=上述分析說(shuō)明,該電網(wǎng)容量較小且電機起動(dòng)轉矩也很6942N·m,ta6=12.14s小,采用自耦降壓或電容降壓都不能滿(mǎn)足其起動(dòng)要求。為④從60%轉速到80%轉速之間,平均加速轉矩M=了在加大起動(dòng)轉矩的同時(shí)提高電網(wǎng)電壓,可以考慮在母線(xiàn)51325N·m,a8=16.42s上并聯(lián)電容器,如圖2所示。在10kV母線(xiàn)上并聯(lián)⑤從80%轉速到90%轉速之間,平均加速轉矩M=10Mvar電容,起動(dòng)完畢之后隨Ra起動(dòng)電阻一起脫離電17254.5N·m,ts=2.4網(wǎng)。該電容只作起動(dòng)用,以提高母線(xiàn)電壓。10Mvar/⑥從90%轉速到100%轉速之間,平均加速轉矩M10.5kV電容等效電抗為:X=j(10.5kV)2/10Mvar=-11.02500.6M=56432N·m,t1=0.75s?？偲饎?dòng)時(shí)間ta=5.8+6.27s+12.14s+16.42s+244s+0.75s=43.82s9800W7運行效果IOWa根據現場(chǎng)實(shí)際運行數據記錄及測試,得出了9800kW圖2母線(xiàn)上并聯(lián)電容器結構示意圖空透高壓電機的熱變電阻軟起動(dòng)技術(shù)數據,即起動(dòng)電流不大于3.8I,起動(dòng)時(shí)間不大于44s,起動(dòng)電網(wǎng)壓降不大于6采用阻容降壓方式的起動(dòng)過(guò)程計算10%,起動(dòng)電阻為098n。采用阻容降壓方式的起動(dòng)過(guò)程等效電路圖如圖3所示,8結束語(yǔ)-jl1o2n采用HTR3-10000F/10型高壓交流電機熱變電阻軟起動(dòng)器對沙鋼9800kW空透ABB電機進(jìn)行起動(dòng),在其它用電設備正常運行的條件下起動(dòng)柔和、平穩,起動(dòng)時(shí)對機組沖擊小,可延長(cháng)機組壽命。另外,由于電機起動(dòng)電流倍數為額定值的3倍左右,起動(dòng)時(shí)10kV母線(xiàn)壓降僅為10%圖3阻容降壓方式起動(dòng)過(guò)程等效電路圖避免了其它電機因低電壓而造成停車(chē)。該裝置簡(jiǎn)單可靠(1)起動(dòng)電阻Ra計算(初值)。按電機廠(chǎng)方要求,電機自動(dòng)化程度高,產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益編輯張美惠)端電壓為80%計算,起動(dòng)電流降為44L,回路總阻抗Z=電工技亦刊宗旨:新穎、買(mǎi)用、司操作!