鐘欣 中國(guó)石化集團(tuán)中原石油勘探局勘察設(shè)計(jì)研究院

在余熱利用工程項(xiàng)目中常需計(jì)算電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)配電系統(tǒng)中的電壓，以便正確選擇啟動(dòng)方式和供配電系統(tǒng)，并根據(jù)啟動(dòng)電流或容量校驗(yàn)供配電和啟動(dòng)電器的過(guò)負(fù)荷能力。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，配電系統(tǒng)中引起的電壓下降不應(yīng)妨礙其他用電設(shè)備的工作。

濮三聯(lián)余熱利用工程項(xiàng)目位于河南省濮陽(yáng)市，項(xiàng)目在中原油田采油二廠大門(mén)西側(cè)新建熱泵機(jī)房1座，熱泵機(jī)房?jī)?nèi)布置2臺(tái)離心式熱泵機(jī)組及其配套低壓用電設(shè)備，為了便于運(yùn)行管理，中間水泵設(shè)在采油二廠鍋爐房的水處理間。

1 供配電系統(tǒng)

項(xiàng)目建設(shè)地址附近分別有3座變電站，變電站描述及變電站距離項(xiàng)目建設(shè)地址距離見(jiàn)表1。

表1 變電站描述及距離

其中濮三聯(lián)35 kV變電站內(nèi)35 kV部分無(wú)擴(kuò)建電氣間隔；6 kV高壓配電室內(nèi)現(xiàn)有KYN28A—12型6 kV高壓開(kāi)關(guān)柜36面，無(wú)備用回路，有預(yù)留安裝位置。站內(nèi)現(xiàn)有35/6 kV變壓器2臺(tái)，容量為2×12 500 kVA，所帶負(fù)荷主要是中原油田采油二廠生活區(qū)、濮三聯(lián)合站、濮三污水站及附近部分小型計(jì)量站、油井等用電負(fù)荷。

根據(jù)供配電系統(tǒng)現(xiàn)狀，本工程熱泵機(jī)房外部電源擬引自濮三聯(lián)35 kV變電站內(nèi)新增6 kV開(kāi)關(guān)柜，單回路供電。由于現(xiàn)場(chǎng)空間受限，6 kV架空線路沒(méi)有敷設(shè)走廊通道，故采用6 kV電力電纜線路敷設(shè)至現(xiàn)場(chǎng)熱泵電機(jī)。

2 電機(jī)啟動(dòng)分析

2.1 用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

該工程的主要用電設(shè)備負(fù)荷及等級(jí)見(jiàn)表2。

表2 主要用電設(shè)備負(fù)荷

總安裝負(fù)荷功率為3 260 kW，總運(yùn)行負(fù)荷功率為2 771 kW，其中6 kV安裝負(fù)荷功率為2 800 kW，0.38 kV低壓安裝負(fù)荷為460 kW。

2.2 啟動(dòng)方式的選擇

電機(jī)啟動(dòng)方式包括全壓?jiǎn)?dòng)和降壓?jiǎn)?dòng)。其中降壓?jiǎn)?dòng)方式又包括電抗器降壓?jiǎn)?dòng)、自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)、星—三角降壓?jiǎn)?dòng)和變壓器—電動(dòng)機(jī)組啟動(dòng)。

全壓?jiǎn)?dòng)是最簡(jiǎn)單、最可靠和最經(jīng)濟(jì)的啟動(dòng)方式，但啟動(dòng)電流大，在配電母線上引起的電壓降也大；降壓?jiǎn)?dòng)的啟動(dòng)電流小，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，繞組溫升高，啟動(dòng)電器復(fù)雜，只有在不符合全壓?jiǎn)?dòng)條件時(shí)才考慮采用。

該項(xiàng)目經(jīng)過(guò)與制造廠家協(xié)商及技術(shù)比較，確定采用全壓?jiǎn)?dòng)方式。

2.3 啟動(dòng)計(jì)算

本工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中有2臺(tái)電動(dòng)機(jī)，2臺(tái)電動(dòng)機(jī)型號(hào)一致，額定功率1 400 kW，額定電壓6 kV，額定電流168 A，啟動(dòng)電流倍數(shù)為6.5，6 kV母線短路容量56MVA，母線上其他計(jì)算負(fù)荷為10MVA，功率因數(shù)為0.9。

現(xiàn)場(chǎng)路徑較長(zhǎng)，沿途經(jīng)過(guò)濮三聯(lián)合站、濮三污水站、村莊、農(nóng)田及二廠部分生活區(qū)，故6 kV電纜主要采用直埋敷設(shè)，局部采用橋架內(nèi)敷設(shè)的敷設(shè)方式，選用YJV22—6/6 kV/3×240的三芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。

電動(dòng)機(jī)的額定容量SrM為

電動(dòng)機(jī)額定啟動(dòng)容量SstM為

啟動(dòng)回路的額定輸入容量Sst=10.53MVA，預(yù)接負(fù)荷Sfh=10MVA，其功率因數(shù)cosφf(shuō)h=0.9，則預(yù)接負(fù)荷的無(wú)功功率Qfh為

啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)定子端電壓相對(duì)值為

電機(jī)啟動(dòng)時(shí)配電母線上的電壓應(yīng)符合下列要求：①在一般情況下，電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)時(shí)不應(yīng)低于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的90%，電動(dòng)機(jī)不頻繁啟動(dòng)時(shí)，不宜低于標(biāo)稱電壓的85%；②配電母線上未接照明負(fù)荷或其他對(duì)電壓下降敏感的負(fù)荷且電動(dòng)機(jī)不頻繁啟動(dòng)時(shí)，不應(yīng)低于標(biāo)稱電壓的80%；③配電母線上未接其他用電設(shè)備時(shí)，按保證電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的條件決定，對(duì)低壓電動(dòng)機(jī)還應(yīng)保證接觸器線圈的電壓不低于釋放電壓。

本工程項(xiàng)目中，兩臺(tái)離心式熱泵機(jī)組的運(yùn)行方式為一運(yùn)行一備用，不頻繁啟動(dòng)，只在冬季采暖期使用，且制造廠家對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式無(wú)特殊規(guī)定，故只要滿足不低于標(biāo)稱電壓80%的要求即可。

3 結(jié)語(yǔ)

為保證熱泵電機(jī)啟動(dòng)順利，且還能保證其他用電設(shè)備的正常工作，對(duì)熱泵機(jī)組要求如下：①高壓熱泵機(jī)組電機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩應(yīng)不小于額定轉(zhuǎn)矩的90%；②熱泵系統(tǒng)供貨商應(yīng)根據(jù)外部電源能力，核實(shí)并選擇合適的高壓電機(jī)啟動(dòng)方式和啟動(dòng)設(shè)備；③與此類(lèi)配套中壓電機(jī)類(lèi)的工藝設(shè)備在訂貨前，需根據(jù)設(shè)備實(shí)際參數(shù)和運(yùn)行要求，對(duì)項(xiàng)目的可行性進(jìn)行核實(shí)。