高压电动机配电设计说明.ppt

工程中供配电设计对高压电动机的一些考虑陆继诚 上海市政工程设计研究院2005 10 26 一 供电电源二 高压电动机配电的典型结线三 高压电动机电压等级的确定四 电动机起动五 功率因数补偿六 主变压器选择的一些原则 一 供电电源1 1我国输配电网络中的电压等级 电网中各级变电所合理供电半径表1 1 一 供电电源1 2电网中各电压等级变电所的容量 变电所主变压器设置参考表表1 2 一 供电电源1 3电网对用户供电的一般规定上海市电力公司对用户供电的规定为 a 低压供电 非居民用户 用户单相用电设备总容量10kW及以下的 可采用低压单相220V供电 用户用电设备容量在350kW以下或最大需量在150kW以下的 采用低压三相四线380V供电 一 供电电源1 3电网对用户供电的一般规定上海市电力公司对用户供电的规定为 b 10kV供电用户受电设备总容量在6300kVA以下的 采用10kV供电 c 35kV供电用户受电设备总容量在6300kVA至40000kVA的 采用35kV电压供电 一 供电电源1 3电网对用户供电的一般规定上海市电力公司对用户供电的规定为 d 110kV及以上供电用户受电设备总容量超过40000kVA的 采用110kV及以上电压供电 一 供电电源1 3电网对用户供电的一般规定上海市电力公司对用户供电的规定为 e 供电容量的界限在特殊情况下 可作适当变动 一 供电电源1 3电网对用户供电的一般规定上海市电力公司对用户供电的规定为 二 高压电动机配电的典型结线2 110KV电源10KV直配电机结线 二 高压电动机配电的典型结线2 210KV电源6KV电机结线 二 高压电动机配电的典型结线2 335KV电源10KV 6KV 电机结线 三 高压电动机电压等级的确定3 1常用电动机的电压等级及容量范围低压电动机 280KW高压电动机 220KW 三 高压电动机电压等级的确定3 2通过经济比较确定高压电动机的电压高压电动机电压等级的确定 应该根据不同的容量 经济合理为原则 目前市场上2 3KV 3 3KV 6 3KV 10KV等级的高压电动机其容量范围在中小容量部分基本重叠 通常低压电动机 380V 上限为280KW 高压电动机下限为220KW 因此 大于220KW的电动机 可选择2 3 10KV的任意等级 但为电动机供电和控制的开关柜及其配套设备 目前国内基本为6KV和10KV 所有 高压电动机的电压选择 通常为6KV和10KV二个等级的选择 三 高压电动机电压等级的确定3 2通过经济比较确定高压电动机的电压如果选用10KV等级的电动机 相应设备校6KV可能出现变化的是 电动机 费用增加高压开关柜 费用略有增加高压电缆 费用略有上下 绝缘提高 费用增加 截面减小 费用降低 起动设备 如果需要 费用增加损耗 运行费用 降低 三 高压电动机电压等级的确定3 2通过经济比较确定高压电动机的电压通过这些方面的比较 一般情况下 6KV具有校明显的优势 另外 目前国内6KV电动机生产厂家较多 技术也校成熟 选用6KV电动机应该比较合理 但是 由于我国已经取消了6KV的输电网络 对于需要高压电动机的用户 工程 有相当多的电源电压为10KV 因此 选用6KV高压电动机 需要设置10 6KV主变压器 高压系统大大复杂 土建费用增加 损耗增加 维护费用等均相应增加 与这些因素通盘考虑 往往10KV电动机具有校好的经济性 三 高压电动机电压等级的确定3 2通过经济比较确定高压电动机的电压根据我院长期设计的经验 一般10KV供电的工程 采用10KV电动机较合理 35KV及以上供电的工程 宜采用6KV电动机 三 高压电动机电压等级的确定3 3电力部门对高压电动机的限制10KV供电的工程 采用10KV电动机校合理 前提是电动机由10KV电网直配 即10KV电动机通过开关及保护设备 直接挂在电网上 因此当地供电部门为了其电网的安全 可能提出异议 或者提出增加起动设备等要求 因此 是否采用直配电机 还需考虑当地供电部门的要求 三 高压电动机电压等级的确定3 4业主的要求由于考虑问题的不同 习惯的不同 一些业主不愿意采用10KV电动机 有些业主认为目前6KV输电网络已淘汰 不愿意采用6KV配电设施 因此不愿意采用6KV电动机 三 高压电动机电压等级的确定3 5大型民用建筑中采用高压电机的设计思路大型民用建筑如果采用35KV电源且需要采用高压电动机 原则同工业建筑 以经济性作为选择的基础 但应该兼顾运行 维护和备品备件兼容性等因素 因此在经济技术相差不大的情况下 优先采用10KV 三 高压电动机电压等级的确定3 5大型民用建筑中采用高压电机的设计思路具体考虑如下 高压电动机容量占绝大多数 其他负荷容量相对较小 可以采用6KV等级 二者容量均较大 采用一组 二台 变压器不够的情况 可考虑采用6KV和10KV二个电压等级 也可考虑均采用10KV等级 高压电动机容量较小 或二者容量校小 建议采用10KV等级 三 高压电动机电压等级的确定3 5大型民用建筑中采用高压电机的设计思路采用10KV电机 主要有以下优点 1 配电系统简化 系统更可靠 造价 运行费用相应降低 如果采用6KV电动机 往往需要10KV 6KV二个系统 设备可能增加30 以上 相应的土建造价和设备造价增加 维修费用增加 2 有利于电动机起动10KV系统容量往往比6KV大 而同样功率的电动机10KV电流小 因此有利于电动机的起动 可能因此可以采用直接起动而不需要减压起动设备 3 减少损耗电动机电流小 相应线路损耗降低 四 电动机起动4 1直接起动直接起动 是指电动机起动时 直接加载全额电压的起动方式 是最经济和可靠的起动方式 因此 规范首先推荐直接起动 四 电动机起动4 1直接起动如 泵站设计规范 GB T50265 97 10 5 1机组应优先采用全电压直接起动方式 通用用电设备配电设计规范 GB50055 93 第2 3 3条笼型电动机和同步电动机起动方式的选择 应符合下列规定 一 当符合下列条件时 电动机应全压起动 电动机起动时 配电母线的电压符合本规范第2 3 2条的规定 机械能承受电动机全压起动时的冲击转矩 制造厂对电动机的起动方式无特殊规定 四 电动机起动4 1直接起动但是 电动机的起动电流 一般高达额定电流6倍以上 如此大的电流 必将使电网受到冲击 产生瞬时的电压降 为了保证电网质量 防止其他用电设备受到伤害 我国所有有关规范都对电动机起动允许的压降作了规定 四 电动机起动4 1直接起动如 通用用电设备配电设计规范 GB50055 93 第2 3 1条电动机起动时 其端子电压应能保证机械要求的起动转矩 且在配电系统中引起的电压波动不应妨碍其他用电设备的工作 四 电动机起动4 1直接起动如 第2 3 2条交流电动机起动时 配电母线上的电压应符合下列规定 一 在一般情况下 电动机频繁起动时 不宜低于额定电压的 电动机不频繁起动时 不宜低于额定电压的 二 配电母线上未接照明或其他对电压波动较敏感的负荷 且电动机不频繁起动时 不应低于额定电压的 三 配电母线上未接其他用电设备时 可按保证电动机起动转矩的条件决定 对于低压电动机 尚应保证接触器线圈的电压不低于释放电压 四 电动机起动4 1直接起动因此 不能满足上述要求的电动机 必须采取措施 四 电动机起动4 2电抗器起动电抗器起动 是一种在主回路 定子回路 串接阻抗 以降低电动机端子电压 从而限制起动电流的一种降压起动方式 四 电动机起动4 2电抗器起动需要增加的设备 电抗器一个 高压开关 柜 一台 旁路电缆若干 优点 其特点是设备简单 控制方便 缺点 起动电流较大 起动转矩较小 四 电动机起动4 2电抗器起动原理图 四 电动机起动4 3自耦减压起动自耦减压起动 是一种在主回路接自耦变压器 定子回路接自耦变压器抽头 以降低电动机端子电压 从而限制起动电流的一种降压起动方式 由于变压器的作用 电动机定子回路的电流 起动电流 大于主回路电流 目前国内较多应用于低压电动机 四 电动机起动4 3自耦减压起动需要增加的设备 自耦变压器一个 高压开关 柜 一组 旁路电缆若干 优点 起动电流相对较小 起动转矩相对较大 缺点 设备复杂 价格高 起动转矩仍然小于直接起动 四 电动机起动4 3自耦减压起动原理图 四 电动机起动4 3自耦减压起动 四 电动机起动4 4软起动软起动 是一种在主回路串接可控功率元件装置 无级调节起动电流 通过预设起动电流 从而达到平稳起动的一种降压起动方式 四 电动机起动4 4软起动需要增加的设备 软起动装置一套 优点 起动电流可任意设置 起动转矩平稳 缺点 价格高 四 电动机起动4 4软起动原理图 四 电动机起动以上起动形式均影响起动力矩 四 电动机起动4 5频敏变阻器起动软起动频敏变阻器起动 是一种在转子回路串接频敏变阻器 通过限制转子回路电流 从而降低定子回路电流的一种起动方式 四 电动机起动4 5频敏变阻器起动软起动需要增加的设备 频敏变阻器及其辅助开关一套 优点 起动转矩大 起动设备电压等级低 通常1000V以下 缺点 仅能应用于绕线型电机 四 电动机起动4 5频敏变阻器起动软起动原理图 五 功率因数补偿5 1规范对功率因数补偿的要求 供配电系统设计规范 第 条供配电设计中应正确选择电动机 变压器的容量 降低线路感抗 当工艺条件适当时 宜采取采用同步电动机或选用带空载切除的间歇工作制设备等 提高用电单位自然功率因数的措施 五 功率因数补偿5 1规范对功率因数补偿的要求 供配电系统设计规范 第 条当采用提高自然功率因数措施后 仍达不到电网合理运行要求时 应采用并联电力电容器作为无功补偿装置 当经过技术经济比较 确认采用同步电动机作为无功补偿装置合理时 可采用同步电动机 五 功率因数补偿5 1规范对功率因数补偿的要求 供配电系统设计规范 第 条采用电力电容器作为无功补偿装置时 宜就地平衡补偿 低压部分的无功功率宜由低压电容器补偿 高压部分的无功功率宜由高压电容器补偿 容量较大 负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率宜单独就地补偿 补偿基本无功功率的电容器组 宜在配变电所内集中补偿 在环境正常的车间内 低压电容器宜分散补偿 五 功率因数补偿5 2同步电动机补偿通过调节同步电动机的励磁电流 可以改变电动机的功率因数 甚至发出无功功率 因此系统中采用部分同步电动机 可以解决功率因数补偿的问题 是以往大 中型电动机的首选 但是 同步电动机造价高 维护工作量大 控制复杂 随着电容器制造技术的发展 目前使用越来越少 五 功率因数补偿5 3电容器集中补偿通过系统上挂接电力电容器来提高系统的功率因数 是目前常规的功率因数补偿方法 随着电容器制造技术的发展 电容器的故障率和火灾危险性大大下降 但是由于高压开关设备的价格一般比较贵 体积大 目前采用分级自动补偿的情况不多 一般适用于无功功率比较固定的场合 如变压器等 五 功率因数补偿5 4电容器就地补偿每台电动机的功率因数与负荷率 极数及容量都有关系 一般负荷率越低 极数越多 功率因数越低 负荷越小 功率因数越低 但是 电动机的无功功率主要是消耗在励磁电流上的 随负荷率变化不大 因此 每台电动机的无功功率基本是固定的 确定了电动机 也确定了无功功率 然而 由于系统上一般有多台电动机 电动机运行的不同 系统上要求补偿的无功功率也不同 因此 采用集中补偿往往难以适用 常常出现要么系统功率因数低 要么过补偿 功率因数就地补偿利用每台电动机无功功率基本固定的特性 通常在每台电动机的接线端子处 并接补偿电容器 采用功率因数就地补偿 一般可将每台机组补偿至0 95以上 六 主变压器选择的一些原则6 1满足负载的需要主变压器容量的选择 首先满足负载的需要 根据变压器所带的负载的状况 确定计算负荷 工程中 通常变压器负载率选择在80 90 六 主变压器选择的一些原则6 2满足安全供电的需要采用高压电动机的工程 一般对供电安全性都有要求 我国的供电规范均要求供电系统在发生故障时 必须满足一 二极负荷的供电 当然 不同的行业要求不同 如给水工程中要求 当一路电源或一台变压器故障时 需保证75 的供水量 因此给水工程中如果选用二台主变压器 负荷率一般在70 以下 六 主变压器选择的一些原则6 3考虑电费的影响我国对非居民用户的电费收取采用的是两步电价制 即基本电价和电度电价 其中基本电费是安装变压器装机容量或最大需用量来收取 如果安装最大需要量计算 最大需要量由用户单位申请 但最小不小于装机容量的40 因此变压器的选择 不宜负荷率过低 六 主变压器选择的一些原则6 4考虑变压器的影响变压器的损耗 可分为铜损和铁损 铜损是指变压器初级和次级线圈的阻抗产生的损耗 铁损是指变压器励磁回路产生的损耗 一般在制造技术相同 材料一致的情况下 变压器铁损由容