大容量电动机起动存在问题及解决办法郭庆奎 天津石化公司炼油厂300271 摘要：炼油厂催化装置的主风机风量大，在采用电动机拖动时，需要采用大容量的电动机大电机在启动时，启动电流大，引起的电压降落也大，对于供电系统有较大的冲击，因此必须选择合适的启动方式，对电压降落进行验算，采取相应的保护配置方式，在不影响供电系统中其它负荷运行的情况下确保大容量电动机启动成功 一、问题的提出 催化裂化装置是我厂重要的生产装置，一九九六年初，为保证催化裂化装置工艺上的高压力操作方案的长周期、安全平稳运行，需要安装一台高压力的备用主风机该主风机由电动机拖动，电动机功率为5500 KW，属于大容量电动机(称催化裂化高压主风机电动机，下文中简称大电机)，该大电动机由我厂原有供电系统供电，接在总变电站6KV母线上由于该电机容量大、启动电流大，对供电系统有较大的冲击，使6KV母线有较大的压降这样已有的负荷有可能受到大的影响(如开关跳闸、己运行的电动机不稳定或堵转，照明系统受影响等)，同时大电机本身的启动也要求一定水平的机端电压才能启动成功因此就要求在启动大电机时对厂6KV母线电压和大电机机端电压进行验算，根据验算结果和供电系统具体情况采取相应的解决办法，如电动机选型、供电系统运行方式、电气保护定值的配置。
从而既保证大电机的启动成功，又不影响已有负荷的运行即6KV母线电压保证在6000电压的80％(85％以上更好)以上，电动机机端电压必须大于电动机允许启动的最低电压 二、供电系统情况(见厂供电系统简图，附图一) 我厂110KV进线电源由天津电力公司电网供给，从电力公司电网计算到我厂110KV母线的系统电抗标么值为 X*xt=0．0555(基准容量Sj=100MVA)我厂主变压器容量为31．5MVA，变压器型号为SFS—31500／110是三卷变压器，另外两卷的电压等级分别为35KV和6KV35KV侧没有负荷，6KV侧每台变压器带6000KW负荷变压器6KV侧经分裂电抗器(型号 FKL—6—1500—10)分成两段母线，其中一号主变压器的两条6KV母线为6KVI母线6KVIII母线(1H母线已有负荷6000Kw)催化裂化主风机电机电源从6KvIH母线的631开关配出，用2根0．9KM长的电缆(YJVz0—8．7—3×185)并联送至催化裂化主风机变电所的进线开关在催化裂化主风机变电所6KV母线上有两台开关，一台开关是催化裂化主风机启动开关，一台开关是催化裂化主风机的运行开关降压启动电抗器型号为 QKK—6—606—4，Xkz4％。
三、电动机及电抗器型号 (一)、电动机选用异步电动机 型号：YCH—710—4 额定功率5500KW 额定电压6KV 额定电流606A 启动转矩倍数 KM＝0．69 启动电流倍数 Kiq=4．29 功率因数 cosΦ＝0．8 ε＝96．5％ 电动机端子允许的最低电压为62％Ue，即3720V但是起动时间为50．3秒时间太长，当电动机端子电压为65％Ue时，起动时间为40．3秒 (二)、电抗器型号 由于催化高压主风机电机接在我厂已有的6 KV系统中，在该系统中每台变压器已带有6 MW的负荷，功率因数为 COSΦfh＝0．85，为保证在起动催化高压主风机电机时，不影响这部分负荷(电动机、照明)的正常工作，采用了电抗器降压起动方式来起动这台大电机，即在电动机主回路中串联一个起动电抗器，在电动机起动时投入电抗器，当起动过程结束后，使起动电抗器自动退出运行(高压系统 简图见附图一)，电抗器型号如下： 干式空心起动电抗器型号QKK一6—606—4，Xk＝4％ 额定电流 Ie=606 A 有功损耗 ΔP＝2810 W额定电压 Ue=6Kv 持续时间45秒 短时电流3636 A 四、催化裂化主风机大电机起动时电压水平验算 (一)计算要求 l、确定大电动机起动时，电压下降值不影响已有负荷的运行，如不会使开关跳闸，己运行的电动机不稳定或堵转，照明系统受影响。
即总变电站6 KV母线电压Um大于6000V电压80％—85％(85％以上更好) 2、确定大电动机本身端子上的电压，确定起动的可能性和持续时间，以决定起动方式即大电动机端子电压Ud必须大于其最低允许起动电压62％Ue为3720 V，但在此电压下起动时间为50．3秒时间太长，机端子电压在65％Ue(3900V)以上较好，以缩短电动机的起动时间 (二)电压水平验算时各参数的确定 l、系统中各电气元件阻抗计算： 计算均用标么值基准容量 Sj=100 MVA①、电源Sj=100MVA，X*xt=0．0555该值由电力公司提供系统阻抗标么值，是从电网计算到我厂110KV母线的值②、变压器(SFS一31500一110三卷变压器且二卷容量均为31500KVA)Seb=31500KVA，ΔPI-III=202．3KW，UdI-II=10．95％，UdI—III=16．18％，UdI-III=5．96％（注：因公式太多，以下文字采用gif图象格式） 注：文中用的近似计算法和较精确计算法公式的推导过程见附页 五、大电机起动问题的解决措施 (一)根据起动大电机时电压水平验算结果及原供电系统的具体情况，为起动大电机采取了以下措施： 1、通过调节变压器分接头(分接开关)，将6KV母线电压控制6300V左右。
2、将分裂电抗器两臂并联使用，即在起动大电机之前将6013开关合入，在起动大电机过程中分裂电抗器两臂并联运行，在大电机起动结束后，迅速将6013开关断开 3、在起动大电机时，串入起动电抗器，以降低起动电流和6KV母线电压降 4、总变电站6KV出线631开关的保护配置作一定的改变，根据计算和电力公司的要求速断保护一次电流值4000A，时限0．2秒过流保护一次电流值1000A，时限1秒，并加6000V／100V定值为50V的低电压闭锁，即当起动大电机时，电流值虽然达到了动作定值，但由于电压值没有低到50V，故总变电站6 KV出线631开关正常运行而不会跳闸，从而保证大电机的正常供电 5、电动机本身的保护配置：差动保护、低电压保护接地、过负荷保护 6、自动切除电抗器功能：在起动大电机时，串入起动电抗器，当起动电流下降到1000A以下的10秒后，合入电动机的运行开关，断开降压启动开关，自动切除电抗器，电动机进入正常运行状态 六、实际启动数据及启动结果 采用分裂电抗器两臂并联(启动时合入6013开关)，启动电抗器采用4％的电抗器，在这种情况下的启动实测数据如下： (一)启动前6KV母线电压Ul＝6360V，启动时6KV母线电压降1018V。
Um=6360—1018=5342V，相当于6000V电压的89%，以上实测数据与计算结果母线电压降1084V，6KV母线电压下降到86．9%基本相符合启动电压的实拍图象见图四 误差分析： 1、由于大电机启动时电压下降，大电机的启动电流也随之下降，所以在计算电动机启动时的电压降时，要考虑电动机倍数的影响应采用降低了的实际电动机启动电流倍数，而不采用电动机额定电压时的启动电流倍数但由于采用近似计算法何较精确计算法的计算的电压水平已经达到了要求，故不在采用降低了的实际电动机启动电流倍数来计算但这是造成计算结果与实际结果存在误差的原因 2、在电机实际启动时，总变电站6KV母线电压为6360伏，高于计算时采用的6300伏，这也是造成相应的误差 从以上计算结果看，符合要求 (二)启动电流实测情况见图四，最大启动电流2740A，持续时间10ms，启动稳定电流1690A启动时间29．68s (二)启动结果 由于计算比较准确，并根据计算结果采取了相应的解决办法催化裂化主风机电机顺利启动成功其他负荷(电动机、照明等)均未受到影响，经多次启动情况和计算结果基本相符，从而较好的解决了我厂催化裂化主风机电机的启动问题，为催化裂化装置的安全稳定、长周期运行提供了保证。
参考文献： (一)炼油化工电力设计手册 化工部电气设计技术中心站1979年 (二)、电力工程设计手册 西北电力设计院东北电力设计院1971年 (三)、电力工程电气设计手册 西北电力设计院1987年。