高壓電動機配電設計說明.ppt

工程中供配電設計對高壓電動機的一些考慮陸繼誠 上海市政工程設計研究院2005 10 26 一 供電電源二 高壓電動機配電的典型結線三 高壓電動機電壓等級的確定四 電動機起動五 功率因數(shù)補償六 主變壓器選擇的一些原則 一 供電電源1 1我國輸配電網絡中的電壓等級 電網中各級變電所合理供電半徑表1 1 一 供電電源1 2電網中各電壓等級變電所的容量 變電所主變壓器設置參考表表1 2 一 供電電源1 3電網對用戶供電的一般規(guī)定上海市電力公司對用戶供電的規(guī)定為 a 低壓供電 非居民用戶 用戶單相用電設備總容量10kW及以下的 可采用低壓單相220V供電 用戶用電設備容量在350kW以下或最大需量在150kW以下的 采用低壓三相四線380V供電 一 供電電源1 3電網對用戶供電的一般規(guī)定上海市電力公司對用戶供電的規(guī)定為 b 10kV供電用戶受電設備總容量在6300kVA以下的 采用10kV供電 c 35kV供電用戶受電設備總容量在6300kVA至40000kVA的 采用35kV電壓供電 一 供電電源1 3電網對用戶供電的一般規(guī)定上海市電力公司對用戶供電的規(guī)定為 d 110kV及以上供電用戶受電設備總容量超過40000kVA的 采用110kV及以上電壓供電 一 供電電源1 3電網對用戶供電的一般規(guī)定上海市電力公司對用戶供電的規(guī)定為 e 供電容量的界限在特殊情況下 可作適當變動 一 供電電源1 3電網對用戶供電的一般規(guī)定上海市電力公司對用戶供電的規(guī)定為 二 高壓電動機配電的典型結線2 110KV電源10KV直配電機結線 二 高壓電動機配電的典型結線2 210KV電源6KV電機結線 二 高壓電動機配電的典型結線2 335KV電源10KV 6KV 電機結線 三 高壓電動機電壓等級的確定3 1常用電動機的電壓等級及容量范圍低壓電動機 280KW高壓電動機 220KW 三 高壓電動機電壓等級的確定3 2通過經濟比較確定高壓電動機的電壓高壓電動機電壓等級的確定 應該根據(jù)不同的容量 經濟合理為原則 目前市場上2 3KV 3 3KV 6 3KV 10KV等級的高壓電動機其容量范圍在中小容量部分基本重疊 通常低壓電動機 380V 上限為280KW 高壓電動機下限為220KW 因此 大于220KW的電動機 可選擇2 3 10KV的任意等級 但為電動機供電和控制的開關柜及其配套設備 目前國內基本為6KV和10KV 所有 高壓電動機的電壓選擇 通常為6KV和10KV二個等級的選擇 三 高壓電動機電壓等級的確定3 2通過經濟比較確定高壓電動機的電壓如果選用10KV等級的電動機 相應設備校6KV可能出現(xiàn)變化的是 電動機 費用增加高壓開關柜 費用略有增加高壓電纜 費用略有上下 絕緣提高 費用增加 截面減小 費用降低 起動設備 如果需要 費用增加損耗 運行費用 降低 三 高壓電動機電壓等級的確定3 2通過經濟比較確定高壓電動機的電壓通過這些方面的比較 一般情況下 6KV具有校明顯的優(yōu)勢 另外 目前國內6KV電動機生產廠家較多 技術也校成熟 選用6KV電動機應該比較合理 但是 由于我國已經取消了6KV的輸電網絡 對于需要高壓電動機的用戶 工程 有相當多的電源電壓為10KV 因此 選用6KV高壓電動機 需要設置10 6KV主變壓器 高壓系統(tǒng)大大復雜 土建費用增加 損耗增加 維護費用等均相應增加 與這些因素通盤考慮 往往10KV電動機具有校好的經濟性 三 高壓電動機電壓等級的確定3 2通過經濟比較確定高壓電動機的電壓根據(jù)我院長期設計的經驗 一般10KV供電的工程 采用10KV電動機較合理 35KV及以上供電的工程 宜采用6KV電動機 三 高壓電動機電壓等級的確定3 3電力部門對高壓電動機的限制10KV供電的工程 采用10KV電動機校合理 前提是電動機由10KV電網直配 即10KV電動機通過開關及保護設備 直接掛在電網上 因此當?shù)毓╇姴块T為了其電網的安全 可能提出異議 或者提出增加起動設備等要求 因此 是否采用直配電機 還需考慮當?shù)毓╇姴块T的要求 三 高壓電動機電壓等級的確定3 4業(yè)主的要求由于考慮問題的不同 習慣的不同 一些業(yè)主不愿意采用10KV電動機 有些業(yè)主認為目前6KV輸電網絡已淘汰 不愿意采用6KV配電設施 因此不愿意采用6KV電動機 三 高壓電動機電壓等級的確定3 5大型民用建筑中采用高壓電機的設計思路大型民用建筑如果采用35KV電源且需要采用高壓電動機 原則同工業(yè)建筑 以經濟性作為選擇的基礎 但應該兼顧運行 維護和備品備件兼容性等因素 因此在經濟技術相差不大的情況下 優(yōu)先采用10KV 三 高壓電動機電壓等級的確定3 5大型民用建筑中采用高壓電機的設計思路具體考慮如下 高壓電動機容量占絕大多數(shù) 其他負荷容量相對較小 可以采用6KV等級 二者容量均較大 采用一組 二臺 變壓器不夠的情況 可考慮采用6KV和10KV二個電壓等級 也可考慮均采用10KV等級 高壓電動機容量較小 或二者容量校小 建議采用10KV等級 三 高壓電動機電壓等級的確定3 5大型民用建筑中采用高壓電機的設計思路采用10KV電機 主要有以下優(yōu)點 1 配電系統(tǒng)簡化 系統(tǒng)更可靠 造價 運行費用相應降低 如果采用6KV電動機 往往需要10KV 6KV二個系統(tǒng) 設備可能增加30 以上 相應的土建造價和設備造價增加 維修費用增加 2 有利于電動機起動10KV系統(tǒng)容量往往比6KV大 而同樣功率的電動機10KV電流小 因此有利于電動機的起動 可能因此可以采用直接起動而不需要減壓起動設備 3 減少損耗電動機電流小 相應線路損耗降低 四 電動機起動4 1直接起動直接起動 是指電動機起動時 直接加載全額電壓的起動方式 是最經濟和可靠的起動方式 因此 規(guī)范首先推薦直接起動 四 電動機起動4 1直接起動如 泵站設計規(guī)范 GB T50265 97 10 5 1機組應優(yōu)先采用全電壓直接起動方式 通用用電設備配電設計規(guī)范 GB50055 93 第2 3 3條籠型電動機和同步電動機起動方式的選擇 應符合下列規(guī)定 一 當符合下列條件時 電動機應全壓起動 電動機起動時 配電母線的電壓符合本規(guī)范第2 3 2條的規(guī)定 機械能承受電動機全壓起動時的沖擊轉矩 制造廠對電動機的起動方式無特殊規(guī)定 四 電動機起動4 1直接起動但是 電動機的起動電流 一般高達額定電流6倍以上 如此大的電流 必將使電網受到沖擊 產生瞬時的電壓降 為了保證電網質量 防止其他用電設備受到傷害 我國所有有關規(guī)范都對電動機起動允許的壓降作了規(guī)定 四 電動機起動4 1直接起動如 通用用電設備配電設計規(guī)范 GB50055 93 第2 3 1條電動機起動時 其端子電壓應能保證機械要求的起動轉矩 且在配電系統(tǒng)中引起的電壓波動不應妨礙其他用電設備的工作 四 電動機起動4 1直接起動如 第2 3 2條交流電動機起動時 配電母線上的電壓應符合下列規(guī)定 一 在一般情況下 電動機頻繁起動時 不宜低于額定電壓的 電動機不頻繁起動時 不宜低于額定電壓的 二 配電母線上未接照明或其他對電壓波動較敏感的負荷 且電動機不頻繁起動時 不應低于額定電壓的 三 配電母線上未接其他用電設備時 可按保證電動機起動轉矩的條件決定 對于低壓電動機 尚應保證接觸器線圈的電壓不低于釋放電壓 四 電動機起動4 1直接起動因此 不能滿足上述要求的電動機 必須采取措施 四 電動機起動4 2電抗器起動電抗器起動 是一種在主回路 定子回路 串接阻抗 以降低電動機端子電壓 從而限制起動電流的一種降壓起動方式 四 電動機起動4 2電抗器起動需要增加的設備 電抗器一個 高壓開關 柜 一臺 旁路電纜若干 優(yōu)點 其特點是設備簡單 控制方便 缺點 起動電流較大 起動轉矩較小 四 電動機起動4 2電抗器起動原理圖 四 電動機起動4 3自耦減壓起動自耦減壓起動 是一種在主回路接自耦變壓器 定子回路接自耦變壓器抽頭 以降低電動機端子電壓 從而限制起動電流的一種降壓起動方式 由于變壓器的作用 電動機定子回路的電流 起動電流 大于主回路電流 目前國內較多應用于低壓電動機 四 電動機起動4 3自耦減壓起動需要增加的設備 自耦變壓器一個 高壓開關 柜 一組 旁路電纜若干 優(yōu)點 起動電流相對較小 起動轉矩相對較大 缺點 設備復雜 價格高 起動轉矩仍然小于直接起動 四 電動機起動4 3自耦減壓起動原理圖 四 電動機起動4 3自耦減壓起動 四 電動機起動4 4軟起動軟起動 是一種在主回路串接可控功率元件裝置 無級調節(jié)起動電流 通過預設起動電流 從而達到平穩(wěn)起動的一種降壓起動方式 四 電動機起動4 4軟起動需要增加的設備 軟起動裝置一套 優(yōu)點 起動電流可任意設置 起動轉矩平穩(wěn) 缺點 價格高 四 電動機起動4 4軟起動原理圖 四 電動機起動以上起動形式均影響起動力矩 四 電動機起動4 5頻敏變阻器起動軟起動頻敏變阻器起動 是一種在轉子回路串接頻敏變阻器 通過限制轉子回路電流 從而降低定子回路電流的一種起動方式 四 電動機起動4 5頻敏變阻器起動軟起動需要增加的設備 頻敏變阻器及其輔助開關一套 優(yōu)點 起動轉矩大 起動設備電壓等級低 通常1000V以下 缺點 僅能應用于繞線型電機 四 電動機起動4 5頻敏變阻器起動軟起動原理圖 五 功率因數(shù)補償5 1規(guī)范對功率因數(shù)補償?shù)囊?供配電系統(tǒng)設計規(guī)范 第 條供配電設計中應正確選擇電動機 變壓器的容量 降低線路感抗 當工藝條件適當時 宜采取采用同步電動機或選用帶空載切除的間歇工作制設備等 提高用電單位自然功率因數(shù)的措施 五 功率因數(shù)補償5 1規(guī)范對功率因數(shù)補償?shù)囊?供配電系統(tǒng)設計規(guī)范 第 條當采用提高自然功率因數(shù)措施后 仍達不到電網合理運行要求時 應采用并聯(lián)電力電容器作為無功補償裝置 當經過技術經濟比較 確認采用同步電動機作為無功補償裝置合理時 可采用同步電動機 五 功率因數(shù)補償5 1規(guī)范對功率因數(shù)補償?shù)囊?供配電系統(tǒng)設計規(guī)范 第 條采用電力電容器作為無功補償裝置時 宜就地平衡補償 低壓部分的無功功率宜由低壓電容器補償 高壓部分的無功功率宜由高壓電容器補償 容量較大 負荷平穩(wěn)且經常使用的用電設備的無功功率宜單獨就地補償 補償基本無功功率的電容器組 宜在配變電所內集中補償 在環(huán)境正常的車間內 低壓電容器宜分散補償 五 功率因數(shù)補償5 2同步電動機補償通過調節(jié)同步電動機的勵磁電流 可以改變電動機的功率因數(shù) 甚至發(fā)出無功功率 因此系統(tǒng)中采用部分同步電動機 可以解決功率因數(shù)補償?shù)膯栴} 是以往大 中型電動機的首選 但是 同步電動機造價高 維護工作量大 控制復雜 隨著電容器制造技術的發(fā)展 目前使用越來越少 五 功率因數(shù)補償5 3電容器集中補償通過系統(tǒng)上掛接電力電容器來提高系統(tǒng)的功率因數(shù) 是目前常規(guī)的功率因數(shù)補償方法 隨著電容器制造技術的發(fā)展 電容器的故障率和火災危險性大大下降 但是由于高壓開關設備的價格一般比較貴 體積大 目前采用分級自動補償?shù)那闆r不多 一般適用于無功功率比較固定的場合 如變壓器等 五 功率因數(shù)補償5 4電容器就地補償每臺電動機的功率因數(shù)與負荷率 極數(shù)及容量都有關系 一般負荷率越低 極數(shù)越多 功率因數(shù)越低 負荷越小 功率因數(shù)越低 但是 電動機的無功功率主要是消耗在勵磁電流上的 隨負荷率變化不大 因此 每臺電動機的無功功率基本是固定的 確定了電動機 也確定了無功功率 然而 由于系統(tǒng)上一般有多臺電動機 電動機運行的不同 系統(tǒng)上要求補償?shù)臒o功功率也不同 因此 采用集中補償往往難以適用 常常出現(xiàn)要么系統(tǒng)功率因數(shù)低 要么過補償 功率因數(shù)就地補償利用每臺電動機無功功率基本固定的特性 通常在每臺電動機的接線端子處 并接補償電容器 采用功率因數(shù)就地補償 一般可將每臺機組補償至0 95以上 六 主變壓器選擇的一些原則6 1滿足負載的需要主變壓器容量的選擇 首先滿足負載的需要 根據(jù)變壓器所帶的負載的狀況 確定計算負荷 工程中 通常變壓器負載率選擇在80 90 六 主變壓器選擇的一些原則6 2滿足安全供電的需要采用高壓電動機的工程 一般對供電安全性都有要求 我國的供電規(guī)范均要求供電系統(tǒng)在發(fā)生故障時 必須滿足一 二極負荷的供電 當然 不同的行業(yè)要求不同 如給水工程中要求 當一路電源或一臺變壓器故障時 需保證75 的供水量 因此給水工程中如果選用二臺主變壓器 負荷率一般在70 以下 六 主變壓器選擇的一些原則6 3考慮電費的影響我國對非居民用戶的電費收取采用的是兩步電價制 即基本電價和電度電價 其中基本電費是安裝變壓器裝機容量或最大需用量來收取 如果安裝最大需要量計算 最大需要量由用戶單位申請 但最小不小于裝機容量的40 因此變壓器的選擇 不宜負荷率過低 六 主變壓器選擇的一些原則6 4考慮變壓器的影響變壓器的損耗 可分為銅損和鐵損 銅損是指變壓器初級和次級線圈的阻抗產生的損耗 鐵損是指變壓器勵磁回路產生的損耗 一般在制造技術相同 材料一致的情況下 變壓器鐵損由容