朱云龍，周潔

（1.安徽省駟馬山引江工程管理處，安徽 馬鞍山 238251；2.安徽省蚌埠市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 泵站水泵配套電動(dòng)機(jī)類型的選擇

1.1 概述

電動(dòng)機(jī)的用途十分廣泛，其種類、型號(hào)相當(dāng)多，但泵站中與水泵配套的電動(dòng)機(jī)只有異步和同步電動(dòng)機(jī)兩種，且異步電動(dòng)機(jī)中又多數(shù)是鼠籠式電動(dòng)機(jī)。具體選型時(shí)要結(jié)合水泵的種類和特點(diǎn)等多種因素進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后才可以確定。

我國目前泵站用的異步電動(dòng)機(jī)單機(jī)功率范圍，從低壓0.38kV、55～355kW，至高壓10kV、315～3000kW。同步電動(dòng)機(jī)單機(jī)功率范圍為高壓10kV、800～8000kW。

1.2 同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)的比較

（1）同步電動(dòng)機(jī)比異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)性能好。（2）同步電動(dòng)機(jī)比異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行管理、維修技術(shù)要求高。（3）同步電動(dòng)機(jī)及配套的勵(lì)磁裝置的總投資比異步電動(dòng)機(jī)和增設(shè)的電力電容器的總投資大，前者約為后者的1.3～1.4 倍。

1.3 泵站等級(jí)的劃分

根據(jù)泵站的總流量、總裝機(jī)容量和單機(jī)容量的大小，泵站的規(guī)模分為大（1）型、大（2）型、中型、?。?）型、?。?）型五種。其中大（1）型泵站基本上都選用2000kW 以上的大型同步電動(dòng)機(jī)；小（1）型、小（2）型泵站基本上都選用250kW 以下的異步電動(dòng)機(jī)；唯有大（2）型、中型泵站的電動(dòng)機(jī)可選用同步電動(dòng)機(jī)或異步電動(dòng)機(jī)，其單機(jī)功率在1250～5000kW。

2 泵站水泵選配電機(jī)的新思路

2.1 概述

同步和異步電動(dòng)機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)，二者的單機(jī)功率等級(jí)范圍內(nèi)，有許多等級(jí)都同時(shí)存在。所以大（2）型和中型泵站中一般都選用兩種電動(dòng)機(jī)型。為了簡化變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，兩種電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)、單機(jī)功率應(yīng)盡可能相同。

2.2 同時(shí)選配異步和同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)

（1）可以充分利用同步電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)中吸收容性無動(dòng)功率QC，與異步電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)中吸收感性無功功率QL 相抵消的優(yōu)點(diǎn)?？梢蕴岣弑谜究傌?fù)荷的功率因數(shù)值，使之滿足電網(wǎng)的要求（1.0＞cosΦL＞0.95），節(jié)省大量投資。

（2）在電源點(diǎn)、電源線和主變壓器（或無主變壓器，用10kV 電壓直接配電）不變的條件下，減少了泵站的總負(fù)荷電流，從而減少了機(jī)組正常運(yùn)行工況下的電壓降，故電壓高一些。而且減少了電源線和變壓器的功率損耗。同理，在起動(dòng)最后一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)時(shí)的電壓降也小，起動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)母線的電壓值也高。因此，電機(jī)起動(dòng)的時(shí)間短，電機(jī)的損耗和溫升都小。

（3）泵站同時(shí)選用兩種電機(jī)的總投資，一般介于全部選同步電動(dòng)機(jī)方案的總投資與全部選異步電動(dòng)機(jī)方案的總投資之間。

（4）一個(gè)泵站內(nèi)有兩種電動(dòng)機(jī)，運(yùn)行管理人員可以熟練地掌握兩種電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行、維護(hù)等技能，從而提高運(yùn)行人員的專業(yè)技術(shù)水平。

3 論證說明

為了更好地說明在同一個(gè)泵站中同時(shí)選用兩種電動(dòng)機(jī)的思路，現(xiàn)假設(shè)一個(gè)工程實(shí)例進(jìn)行電氣計(jì)算和論證。

假設(shè)某工程有4 臺(tái)立式水泵，轉(zhuǎn)速為590r/min，其配套的立式電動(dòng)機(jī)額定電壓為10kV，額定功率P=1000kW。

泵站的電源變電所為2 臺(tái)40000kVA、110/10.5kV的變壓器。供電線路由此變電所10kV 某段母線引出。線路為架空絕緣電線JKYJ-185mm2，長度為1km。其阻抗值為R0=0.11Ω/km，X0=0.33Ω/km。

3.1 電動(dòng)機(jī)配套方案和參數(shù)

4 臺(tái)水泵配套的電動(dòng)機(jī)可以有三種組合方案：方案一，全部選用異步電動(dòng)機(jī)；方案二，全部選用同步電動(dòng)機(jī)；方案三，同步、異步電動(dòng)機(jī)各2 臺(tái)。采用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)、規(guī)格、主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 電機(jī)型號(hào)、規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)表

3.2 三種方案的電氣量計(jì)算結(jié)果

按方案一至方案三的順序：總負(fù)荷的功率因數(shù)的性質(zhì)和數(shù)值分別為0.81（滯后）、-0.85（超前）、0.99（滯后）；每公里電源線上的電壓降分別為降低143.15V、電壓升高38.13V、降低52.5V；每公里電源線上的有功功率損耗和無功功率損耗分別為28.22kW 和84.66kVar、25.52kW 和76.56kVar、18.57kW 和55.71kVar。

結(jié)合上述三種方案，在泵站機(jī)組最不利的起動(dòng)工況下：方案一為最后起動(dòng)的一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)；方案二為起動(dòng)最早的一臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)；方案三為最后起動(dòng)的一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)（已運(yùn)行2 臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)）。按方案一至方案三的順序：（1）總負(fù)荷的功率因數(shù)的性質(zhì)和數(shù)值分別為0.468（滯后）、0.2（滯后）、0.626（滯后）；（2）每公里電源線上的電壓降分別為降低313V、升高249.13V、降低226.26V。（3）每公里電源線上的有功功率損耗和無功功率損耗分別為91.48kW 和274.45kVar、57.25kW 和171.75kVar、51.10kW 和153.3kVar。

從上述計(jì)算中可以看出，方案三在電源線上引起的電壓降、有功和無功功率損耗始終介于方案一和方案二之間。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

（1）通過分析、論證和計(jì)算可知，同步電動(dòng)機(jī)各方面的技術(shù)性能都優(yōu)于異步電動(dòng)機(jī)，但是同步電動(dòng)機(jī)的總投資約為異步電動(dòng)機(jī)的1.3～1.4 倍。

（2）大（1）型泵站水泵應(yīng)選配高壓10kV 同步電動(dòng)機(jī)，小型和微型泵站水泵應(yīng)選配低壓異步電動(dòng)機(jī)。

（3）在投資充裕的條件下，中型、大（2）型泵站水泵配套電動(dòng)機(jī)應(yīng)優(yōu)先選擇高壓10kV 同步電動(dòng)機(jī)。如果投資緊，也可以選擇高壓10kV 異步電動(dòng)機(jī)。如果兼顧技術(shù)性能和投資能力兩個(gè)方面，建議同時(shí)選擇電壓相同、轉(zhuǎn)速相同、單機(jī)容量相同的同步和異步電動(dòng)機(jī)。

4.2 建議

（1）水利主管部門根據(jù)投資的情況，在立項(xiàng)建設(shè)大（2）型和中型泵站階段，應(yīng)將同時(shí)選配同步和異步電動(dòng)機(jī)的方案，作為比較方案之一。

（2）在大（2）型和中型泵站的初設(shè)階段，機(jī)電專業(yè)設(shè)計(jì)人員選擇水泵配套電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)將同時(shí)選配同步和異步電動(dòng)機(jī)的方案參與比較■