楊宇飛

(中國建筑設(shè)計(jì)院有限公司， 北京 100044)

1 引言

電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流很大，可達(dá)額定電流的4倍至十幾倍。尤其是大型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，會(huì)造成供電母線的供電電壓下降，嚴(yán)重影響供電質(zhì)量，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至?xí)鸸╇娛鹿剩l(fā)生掉閘、停車等故障。

啟動(dòng)電壓降的計(jì)算是長期困擾電氣設(shè)計(jì)人員的老問題，雖然在電氣設(shè)計(jì)手冊中有其計(jì)算方法資料，但由于其計(jì)算復(fù)雜、繁瑣，很少有人進(jìn)行計(jì)算，使設(shè)計(jì)存在極大的盲目性，盲目的設(shè)置降壓啟動(dòng)設(shè)備會(huì)造成設(shè)備浪費(fèi)，投資增加，甚至影響使用效果。本文提出一種簡單、易懂、適用的計(jì)算方法供參考。

電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電壓降由三部分組成，即變壓器端子的電壓降，配電母線電壓降，干線末端電壓降(當(dāng)有配電干線時(shí))。

變壓器端子的電壓降主要是由變壓器的阻抗通過電流產(chǎn)生的。母線電壓降主要是母線的電阻、電抗通過電流產(chǎn)生的電壓損失。配電干線的電壓降主要是配電線路的電阻、電抗通過電流產(chǎn)生的電壓損失。

2 變壓器端子電壓降的計(jì)算

(1)

式中，Z為變壓器阻抗，I為通過變壓器的電流。

從式(1)可知，UK與電流I成正比。當(dāng)電流I等于變壓器的額定電流時(shí)，UK是變壓器產(chǎn)品樣本中的短路阻抗電壓百分?jǐn)?shù)。

(2)

式中，IBe為變壓器額定電流(A)；uB為變壓器端子啟動(dòng)電壓降百分?jǐn)?shù)；Ii為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的最大尖峰電流(A)。

尖峰電流：

Ii=Ij+Iq

(3)

式中，Ij為除最大電動(dòng)機(jī)外其他負(fù)荷的計(jì)算電流(A)；Iq為最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流(A)。

變壓器端子電壓降：

(4)

3 配電母線電壓降的計(jì)算

配電母線電壓降可以用母線電壓損失表進(jìn)行計(jì)算。

um=Δum·Ii·L/1 000

(5)

式中，Δum為每米母線每安培電流的電壓損失百分?jǐn)?shù)，由標(biāo)準(zhǔn)圖集查得；Ii為尖峰電流(A)；L為母線長度(m)。

4 電纜供電干線末端電壓降的計(jì)算

當(dāng)用電設(shè)備的供電電源由動(dòng)力干線提供時(shí)，水泵房、冷凍機(jī)房等應(yīng)計(jì)入該干線的電壓損失。

ug=Δug·Ii·L/1000

(6)

式中，Δug為電力干線每米線路每安培電流的電壓損失百分?jǐn)?shù)；Ii為啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的最大尖峰電流(A)；L為電力干線的長度(m)。

5 實(shí)例

變電所設(shè)在冷凍機(jī)房內(nèi)，并用干線電纜供電給水泵房，變壓器選用1 600kVA，阻抗電壓UK=6V，總設(shè)備容量Pe=1 236kW，如圖1所示。

圖1 實(shí)例計(jì)算圖

1)變壓器端子電壓降的計(jì)算

(1)直接啟動(dòng)電壓降

為方便計(jì)算，設(shè)變壓器額定電流為2A/kVA,電動(dòng)機(jī)額定電流為2A/kW,啟動(dòng)電流倍數(shù)為7倍。

①尖峰電流值

②變壓器端子電壓降

結(jié)果20%，不滿足要求，應(yīng)增設(shè)降壓起動(dòng)器。

(2)采用軟啟動(dòng)時(shí)的電壓降

選用控制電流型的軟啟動(dòng)器，按一般負(fù)載考慮，其啟動(dòng)電流倍數(shù)在3倍額定電流左右，所以Iq=600×2×3=3 600A。

①尖峰電流

Ii=966.7+3 600=4 566.7A

②變壓器端子電壓

2)母線電壓降的計(jì)算

(1)um=Δum·Ii·L/1 000

式中，Δum為每米母線每安培電流的電壓損失。

選用2×125×10的銅母線，查表華北標(biāo)BD系列圖集209頁：Δum=0.038÷2，L=6m，

Ii=4 566.7A，所以：

Um=uB+um=11.27+0.52=11.79%

因?yàn)閷儆趧?dòng)力專用變壓器，電動(dòng)機(jī)為不頻繁啟動(dòng)的冷凍機(jī)組，所以母線電壓降不大于20%，滿足要求。

3)求水泵房供電干線末端電壓降

(1)ug=Δug·Ii·L/1 000

由于Pe=276kW，選用YJV-3×185+2×95電纜，查華北標(biāo)BD系列圖集204頁：Δug=0.064，L=50m，所以：

Ij=221×1.52=336A

Iq=55×2×7=770A

∴Ii=336+770=1 106A

ug=Δug·Ii·L/1 000

∴ug=0.064×50×1 106/1 000=3.54%

(2)求供電干線末端總電壓降

不考慮與上級同時(shí)啟動(dòng)，55kW電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，其他負(fù)荷均在運(yùn)行狀態(tài)。

①變壓器端子電壓降

運(yùn)行負(fù)荷計(jì)算電流：

55kW啟動(dòng)電流：

Iq=55×2×7=770A

尖峰電流：

②母線電壓降

um=Δum·Ii·L/1 000=0.038÷2×6×

2 465.4/1 000=0.28%

③干線末端總電壓降

Ug=ug+um+uB=3.54+0.28+6.08=9.9%

如果該水泵是自動(dòng)控制，頻繁啟動(dòng)，則總電壓降不應(yīng)大于10%。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范(JGJ 16-2008)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[2] 中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(第3版)[M].北京：中國電力出版社，2005.

[3] 龐傳貴，李陸峰.民用與工業(yè)建筑各類水泵自動(dòng)控制圖集[M].北京：水利電力出版社，1995.

[4] 華北地區(qū)建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化辦公室，北京市建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化辦公室.華北標(biāo)BD系列圖集(09BD1).北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[5] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求(GB/T 10228-2008)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.