低压特大电机供电方案的分析确定

低压特大电机供电方案的分析确定

李勇

单位名称：广州市瑞湾房地产开发有限公司，邮编：511458

摘要：文中所谓低压特大电机是指机铭牌上的额定功率大于200KW、且供电电源为低压电源（即380V）供电的交流电动机。按照我国工业企业的现状和有关标准规定，电压380V、功率不超过200KW的交流电动机根据功率的大小可分别采用直接起动、星/三角起动、不频繁自耦降压起动等方式。而对于功率大于200KW的交流电动机一般都采用高压电源供电，我们国家的电动机生产厂家也不生产大于200KW的低压电机。但是国外还是有制造厂家生产大于200KW的低压电机，一旦被单机引进，如何进行供电便是本文所要谈的问题。

关键词：特大电机方案分析

我国的一次能源在改革开放初期，具有"富煤,贫油,少气"的结构特征,随着不可再生能源石油资源紧缺,尤其是近段时期，国际能源石油、天然气等资源随着俄、乌军事冲突的持续进行，国际能源供应日趋紧张。我国能源供应也收到冲击，全国部分地区出现了电力供应紧张的情况。

为了减少对国际能源供应不确定性对我国能源的影响，国家再度把发展煤炭洁净利用提到议事日程，在此背景下,煤化工技术不断成熟和完善，原煤转化效率不断提高，实现了煤炭的清洁、高效、经济利用技术。为了适应市场的要求，其产品结构也从原来的单一、低端产品调整为多样、高端产品。因此，新建煤化工企业的工艺路线更加复杂，产品更加多样化，其厂区规模也相应增大。电能是它的主要能源。工厂供配电系统的可靠性和灵活性对大型煤化工企业的安全和连续生产具有决定性的影响。阐述了满足大型煤化工项目对电力系统需求的供配电方案设计。工厂供配电系统是电力系统的重要组成部分，其中心任务是供应和分配工厂所需的电能。工厂供配电系统的设计既要满足生产工艺提出的具体要求，保证电能的安全可靠供应，又要力求方案合理、经济适用，一次性投资少。

大功率电动机：直接起动（全压起动）会引起电气和机械两方面的问题，电气方面：造成电网电压降低，当电网电压低于85%额定电压时将影响其他设备正常运行；起动电流大，将造成电动机绕组过热，加速绝缘老化，缩短电动机寿命；机械方面：大的起动转矩会对所拖动设备及传动部件造成大的冲击力，缩短设备使用寿命。电动机是否可全压起动需根据电网参数和电动机参数经过电动机起动计算确定。

电网条件允许（有35kV、110kV或220kV供电回路，短路容量足够）、经过计算电动机起动时母线电压符合要求，优先选用变压器-电动机组直接起动方式。因为变压器的故障率很小，所以变压器-电动机组运行的安全可靠性很高，维护工作量也很小。在电网容量，电动机和生产工艺许可的情况下，尽量采用全电压直接起动的方式，同时还要有相应的继电保护装置确保其正常运行，而继电保护却只要满足运行条件，规范要求，就能达到对设备保护的要求。

1 低压特大电机供电方案

本文以一个现场所碰到的实例来分析此问题。先介绍基本情况：某本大型煤化工项目，其总体规划中的用电负荷为18000KVA，设有110KV变电站一座，两台110/10KV的主变压器，一台主变容量为 10000KVA，另一台主变容量为8000KVA，分为二期进行，一期先上10OOOKVA主变一台。从主变电站引出若干条10KV电力电缆分别向两个主厂房以及辅助配套设施所设的各变电所供电。其中为辅助设施（例如：空压站、污水处理站、泵站等）专门设置了一个变电所，本文起名称为B1变电所，内设有两台2000KVA变压器，也分为二期进行，一期先上一台2000KVA变压器。空压机排气量为64立方米/分，空压机排气压力为7KG/平方厘米，配套电机采用低压 380V供电，功率为340KW。还设有六台与空压机配套的冷干机等其他用电负荷，设备额定容量一期约为330KW。空压站位置距离该辅助设施变电所B1的距离 约为30M左右。该空压站内设有低压配电室，是由其附近的低压变电所B1来进行供电的。下面来分析如何对该空压站中的低压特大电机进行供电：

一、方案1 :

因为该空压站设有低压配电室，所以有人则利用该配电室的低压母线直接对特大低压空压机的340KW低压电机进行供电（供电系统图简化示意如图一）：

表面看来这样供电似乎很合理，不会出现问题。但是，实际上是不行的，它有若干弊病，主要有以下几个方面：

1、由上一级变电所B1向该空压站内设有的低压配电室供电的进线电缆要加大截面、进线开关的额定容量也要加大。

2、该空压站内所设的低压配电室的低压母线截面也要加大。.

3、从系统供电考虑，增加了开关的个数，同时也增加了继电保护的级数。

4、该空压站低压配电室还要增加低压电容器补偿。

以上所述，明显的增加设备费用。另外还有下面情况：

5、因工程分为二期进行，一期和二期的衔接不是很方便。如果连二期的特大低压电机也接在一期的低 压母线上，那么进线开关的容量更要提高，且低压母线截面也要加大，

可想这样的供电方式如何能保证安全运行呢？若二期负荷另设一段专供三台特大低压电机的低压母线的话，按照其供电方案的思路，也要增加进线开关，同样增加了投资，且使得供电方式不协调、运行操作极不方便，不能保证安全运行。

6、更重要的是生产运行过程中一旦特大低压电机发生故障，将对整个系统供电产生影响，尤其是万一 特大低压电机发生短路故障，该电机向系统的反馈电流相当大，供电开关很难承受，很容易造成损坏，或者造成越级跳闸，扩大停

电范围，对生产造成不应有的损失。

随着我国不断引进国外生产装置和部分单机配套进口，在工业企业中对特大低压电机的供电便成了人们重视的问题。而在建筑电气设计的领域中许多人对此问题还不是很清楚。因此就出现了方案1的供电方案。这样做是极不合理的。

二、方案2 :

鉴于上述供电方案存有若干弊 病，不能保证生产上的安全运行。因此本人提出了采用以下供电方案的建议：即将特大低压电机直接由上一级变电所B 1的低压母线供电，而不是利用该空压站低压配电室的低压母线进行供电，（供电系统图简化示意如图二）

采用此种供电方案，就完全可以避免上述供电方案1中的六条弊病。因为上一级变电所B1的变压器的容量为2000KVA，而变电所的低压母线截面也较大，完全可以满足特大低压电机340KW电机的启动和停机，而且该变电所B1已设有低压电容器补偿，空压站内的低压配电室使运行操作更加方便和合理。如果该特大低压电机发生短路故障，本身配套的配电柜中所设置的继电保护装置动作，保证整个系统供电的可靠性和安全性，使安全生产更加有保障。

以上只是简单、宏观上的对特大低压电机的供电方案进行分析讨论，目的在于引起人们注意，实际实施还需对方案进行进一步的深化，如大型电动机的运行将会给电网和其它拖动设备的安全运行带来很大影响，起动条件及相应的计算验证，需要进行认真的比较和分析计算，大容量电动机起动时，需要满足起动母线电压波动、电动机起动转矩要求和电动机及工艺设备的动热稳定要求。电动机和工艺设备应能承受全压起动时的冲击，即能满足电动机和工艺设备的动稳定要求。对于某些电动机在全压起动时还需满足制造厂规定的热稳定要求。在电网容量，电动机和生产工艺许可的情况下，尽量采用全电压直接起动的方式，同时还要有相应的继电保护装置确保其正常运行等等，以确定经济合理，运行可靠，技术先进的配电方案。当实际工作碰到此种情况或类似情况时，不要简单的釆用设备所在位置的配电室进行供电，那将造成对生产上的极大隐患。

结束语：

总上所述，方案1的供电方式是不可行的。当发现在我们实际设计中出现了这样情况时，感到在我们建筑电气设计范围内还有一部分人对此问题模糊，应当对此问题提出、进行总结分析，讨论确定特大低压电机的最佳的供电方式，以保证生产过程的安全运行。 本文提出的方案2的供电方式，如有不当之处，敬请各位同行、专家提出宝贵意见。