很多項(xiàng)目對(duì)電機(jī)啟動(dòng)做出要求，比如說(shuō)大于多少千瓦的電機(jī)建議用降壓?jiǎn)?dòng)，昌暉儀表在某個(gè)項(xiàng)目中曾看到甲方技術(shù)人員在建議書中要求所有大于11kW的電機(jī)均采用軟啟或星三角的降壓?jiǎn)?dòng)方式，而那個(gè)項(xiàng)目中采用的變壓器最小都是1000kVA，最大是2000kVA，對(duì)甲方技術(shù)人員的建議昌暉儀表認(rèn)為過于苛刻。
站在電氣的角度來(lái)看，采用降壓?jiǎn)?dòng)主要是為了將配電母線上的電壓暫降限制在一定的范圍內(nèi)，以免影響配電母線上接入的其他負(fù)載的電壓水平。其實(shí)對(duì)于電機(jī)本身來(lái)說(shuō)，采用降壓?jiǎn)?dòng)并不一定有好處，因?yàn)閱?dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)降低、啟動(dòng)時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)，導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)的溫升也可能會(huì)增加。所以站在電氣角度而言，能夠直接啟動(dòng)的情況下都應(yīng)該盡量采用直接啟動(dòng)。
那么，直接啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流對(duì)配電母線電壓影響究竟有多大，就成為一個(gè)必須要驗(yàn)證的問題。配四手冊(cè)上給出了幾個(gè)方法，有電壓偏差法、阻抗分壓法、近似計(jì)算法。其中由于種種原因，可能近似計(jì)算法是最容易的一種方法。昌暉儀表利用這種方法進(jìn)行了一些驗(yàn)證。
1、案例
以電機(jī)110kW為校驗(yàn)對(duì)象，變壓器采用常見的1000kVA(uk=6%)，發(fā)電機(jī)組采用800kW(cosφ=0.8)機(jī)組，假設(shè)低壓柜至電機(jī)控制柜的電纜采用185mm2截面銅纜，長(zhǎng)度100m；發(fā)電機(jī)至低壓柜采用2000A密集母線，長(zhǎng)度70m；忽略配電柜母排阻抗及變壓器到低壓柜的母線阻抗；高壓一次側(cè)短路容量為100MVA，另外假設(shè)配電母線上接入其他負(fù)載容量為600kVA。
2、無(wú)限電源容量系統(tǒng)計(jì)算
由于校驗(yàn)的是低壓電機(jī)，所以配四上的公式昌暉儀表認(rèn)為需要做一定的修正，根據(jù)配四6.5.5.1條最后一句話“高壓電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電壓計(jì)算，可忽略系統(tǒng)中的電阻，只計(jì)電抗，預(yù)接負(fù)荷只取無(wú)功功率，對(duì)于低壓電動(dòng)機(jī)，可視具體情況處理”，故在計(jì)算時(shí)，對(duì)于母線、線纜均取阻抗值而不是電抗值進(jìn)行計(jì)算，預(yù)接負(fù)載按視在功率而不是無(wú)功功率計(jì)算，這樣的計(jì)算結(jié)果會(huì)比原方法更加偏于保守。
根據(jù)配四表6.5-4計(jì)算
①配電母線短路容量為：
②啟動(dòng)回路計(jì)算容量為：
其中，110kW電機(jī)按功率因素為0.8考慮，其額定容量為137.5kVA，直接啟動(dòng)電流按7倍考慮，則電機(jī)的額定啟動(dòng)容量為0.1375×7=0.963MVA；185mm2銅纜的每公里電阻、電抗查表分別為0.095、0.076Ω/km，故100m電纜的阻抗為0.01217Ω。
在這個(gè)案例中，配電母線上的電壓不低于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的95%，即380×0.95=361V，符合要求。
如果我們將變壓器減小到400kVA(uk=4%)，預(yù)接負(fù)載容量為250kVA，其他條件不變，結(jié)果是配電母線上的電壓不低于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的93%，即380×0.93=353V，也是符合要求的。
可見無(wú)限電源容量系統(tǒng)如果采用近似計(jì)算法，一般電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電壓暫降是很難不符合要求的。
3、有限電源容量系統(tǒng)計(jì)算
根據(jù)配四表6.5-5計(jì)算。對(duì)于有限電源容量系統(tǒng)的計(jì)算，配四上提供的兩種接線方式與一般工況的實(shí)際情況都不太相符。在實(shí)際應(yīng)用中，接近于接線方式1，但是發(fā)電機(jī)的位置可能與配電母線之間還存在一段較長(zhǎng)的距離，而表6.5-5中未考慮這段線纜的因素。昌暉儀表認(rèn)為需要做一定的修正，修正的方法可參見表6.5-5中Sst的計(jì)算方法，這樣的計(jì)算結(jié)果會(huì)比原方法更加偏于保守。
配電母線瞬變短路容量為：
其中，800kW發(fā)電機(jī)功率因素按0.8考慮，其額定容量為1MVA，2000A密集母線的每公里電阻、電抗查表分別為0.026、0.015Ω/km，故70m密集母線的阻抗為0.0021Ω。
發(fā)電機(jī)母線啟動(dòng)負(fù)荷容量為：
其中，110kW電機(jī)按功率因素為0.8考慮，其額定容量為137.5kVA，直接啟動(dòng)電流按7倍考慮，則電機(jī)的額定啟動(dòng)容量為0.1375×7=0.963MVA；185mm2銅纜的每公里電阻、電抗查表分別為0.095、0.076Ω/km，故100m電纜的阻抗為0.01217Ω。
在這個(gè)案例中，應(yīng)急母線上的初始瞬態(tài)電壓不低于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的79.7%，即380×0.797=303V，距離80%的要求還差一點(diǎn)。同時(shí)根據(jù)配四表6.5-6，可以查到本案例中應(yīng)急母線上的穩(wěn)態(tài)電壓是系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的大約75%。
表6.5-6 不同啟動(dòng)負(fù)荷相對(duì)值時(shí)發(fā)電機(jī)母線上穩(wěn)態(tài)電壓相對(duì)值的數(shù)據(jù)
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在本案例條件下如果需要110kW電機(jī)直接啟動(dòng)，發(fā)電機(jī)組容量需要增大到1.25MVA以上。
在無(wú)線電源系統(tǒng)中，根據(jù)近似計(jì)算法得出的結(jié)果是電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)電壓暫降很難不符合要求，這一結(jié)論耐人尋味，如果采用電壓偏差法來(lái)計(jì)算，結(jié)果會(huì)如何，留到文章《電機(jī)直接啟動(dòng)電壓暫降剖析》中討論。
