热变电阻软起动装置在空分制氧系统高压交流大功率电机上的应用

电气传动动化与传动热变电阻软起动装置在空分制氧系统高压交流大功率电机上的应用刘同锋(联华工业气体(苏州)有限公司,江苏苏州215000[摘要]介绍了高压交流大功率电机热变电阻软起动装置的原理及在21000N·m/h制氧空分系統9800 KW ABB空透电机上的应用,并对电机起动参数作了详细计算和分析关键词热变电阻软起动器电容器高压交流大功率电机降压起动1工程概况及方案选择在定子回路中串入热变电阻起动器的三相电阻,其中QF1为主机运行断路器,QF2为星点短接柜断路器,QF3沙钢21000N·m2/h制氧上一级l0kV变电所提供的电容器及电抗器断路器。热变电阻器由3个相互绝缘的电网最小短路容量为173MWA,AB公司的9800kW高压电阻箱构成,内部盛有电阻液。起动前,先投入电容器及交流电机AMC800M6DHSB的额定转速n=995/min,额定限流电抗器,QF3用于补偿电网及降低冲击电流,然后投电压U=1000V,额定电流L=651A,起动电流(全压)人QF1,电流下降到1.5倍额定电流时,联锁合QF2,分K1=5.5,起动转矩Kn=0.45,A=2.2,电机转子GD=别切除热变电阻软起动器及电抗器,此时投全压加速至额3588°m2,空气压缩机的转子GD=13616kg·m2,满定转速,起动过程结束,从而实现电机软起动。该软起动载转矩M=94053N·m。若电机采用自耦变压器降压方式装置能抑制电机的起动电流,在限定的时间内将它驱动到起动,按现有条件及参数则根本无法实现正常起动。根据额定转速,并在必要的情况下允许多次连续起动;同时兼目前常用起动方案,有以下三种方案可选:一是选用进口有若干保护功能,如短路、过载、起动超时、欠电压、过变频软起动器起动;二是选用热变电阻软起动器起动;三热、系统异常等故障出现后,装置能作出相应的防护并发是选用液态软起动。第1种方案技术性能最好,但价格昂出警示信号。贵;第2、3种方案为国内产品,它们的设计能力为每天连续起动3次。热变电阻软起动器占地面积相对较小,无活3电机参数计算动部件;而液态电阻软起动器占地面积相对较大,电极为电机起动阻抗Z=U(312K1I)=1.61250,等效阻活动部件,它的控制系统自成体系,不受其它电器设备的抗r=0.22=0.32250,等效起动电抗X=(z-r2)12=控制。对于2100N·m/h制氧空分系统来说,空压机起动.58n。电机额定转矩M=94053N·m,起动转矩M=次数较少,综合考虑后采用HTR310000。型热变电阻0.45M=42323N,m,最大转矩M=M软起动器206916N·m,额定转差率S=0.005,临界转差率Sn=2系统构成及原理S[A+(x2-1)a]=0.0208电机机械特性根据ABB公司提供的坐标图有任一转热变电阻软起动器系统的构成及原理图如图1所示。速点的转矩M=KM,不同转速点下的数据见表1表1不同转速点下的电机数据转速02460%8%9%99%M/(N·m4232343264470265643275242131674206916z/16125162721.6423167331.73891.81002534r/na.3225·0.38940.4482a5510a.7263a88301.98M/N·m846537621410024453338593762137621电机起动过程阻抗变化特性表达式为:Zn=U1/(32K1l)式中,n取不同转速点方式。等效电阻变化过程表达式图1热变电阻软起动器系统的构成及原理图为r=(Z-x)收稿日期:2010-11-08作者简介:刘同锋(1976),工程师,主要从事工业自动化方面的4空气压缩机参数计算研究工作。压缩机的转速特性MZ,见表1。对电机机械特性及压膏动科制电气传动缩机机械特性进行分析发现,该电机起动过程转矩小,若10000(32×4.4×651A)=2.01560,等效电阻r=采用降压起动方式,不管是自耦变压器还是电抗器降压起(z2-X2)1/2=1.25150,起动电阻RQ=r-r=0.930动,其可降空间不大。当电压降到70%以下时,电机转矩2)起动瞬间母线下阻抗z∥C。Z0=2.3340,R0已很小,难以克服压缩机阻转矩而顺利起动。1.67580,X=1.62230。(3)线路总阻抗。Z=[n+(X,+X6)2]5电网参数计算及分析2.8132。该系统电网最小短路容量为173MvA,其短路阻抗(4)母线压降。U1r=1.05×23324/2.8132=0.87X=0.63730。若采用自耦变压器降压起动,其电流应在(5)电机真实端电压UD。UD=Uom·Z/2=0.70电机额定电流的2.78倍以下,按此电流设计自耦变压器(6)起动转矩。M=Un2×0.44×9053N·m=为71%变比难以满足起动转矩要求,因为折到电机端电压20072N·m。按上述方法分别计算出20%、40%只有60%(0.85×0.71)左右。若采用电阻降压起动,起动60%、80%、90%、98%等几个点的转矩。电流为I,起动母线电压Um=8500V,有:)起动时间计算。I(R+0.3225)2+22173]2=10500/312①0转速到20%转速。L,2=(GD/375)×9.8×200/I(RQ+0.3225)2+1.582]4=8500/32[(M+Ma2-M2-Mn2)/2]=5.8s解得RQ=1.1289,I=2287.87A=3.5144l。电机②从20%转速到40%转速之间,平均加速转矩M端电压U=31Z,该电压满足不了电机起动力矩的要(MQ2+M4-Ma2-Ma4)/2=13437N·m,t4=627s。③从40%转速到60%转速之间,平均加速转矩M=上述分析说明,该电网容量较小且电机起动转矩也很6942N·m,ta6=12.14s小,采用自耦降压或电容降压都不能满足其起动要求。为④从60%转速到80%转速之间,平均加速转矩M=了在加大起动转矩的同时提高电网电压,可以考虑在母线51325N·m,a8=16.42s上并联电容器,如图2所示。在10kV母线上并联⑤从80%转速到90%转速之间,平均加速转矩M=10Mvar电容,起动完毕之后随Ra起动电阻一起脱离电17254.5N·m,ts=2.4网。该电容只作起动用,以提高母线电压。10Mvar/⑥从90%转速到100%转速之间,平均加速转矩M10.5kV电容等效电抗为:X=j(10.5kV)2/10Mvar=-11.02500.6M=56432N·m,t1=0.75s。总起动时间ta=5.8+6.27s+12.14s+16.42s+244s+0.75s=43.82s9800W7运行效果IOWa根据现场实际运行数据记录及测试,得出了9800kW图2母线上并联电容器结构示意图空透高压电机的热变电阻软起动技术数据,即起动电流不大于3.8I,起动时间不大于44s,起动电网压降不大于6采用阻容降压方式的起动过程计算10%,起动电阻为098n。采用阻容降压方式的起动过程等效电路图如图3所示,8结束语-jl1o2n采用HTR3-10000F/10型高压交流电机热变电阻软起动器对沙钢9800kW空透ABB电机进行起动,在其它用电设备正常运行的条件下起动柔和、平稳,起动时对机组冲击小,可延长机组寿命。另外,由于电机起动电流倍数为额定值的3倍左右,起动时10kV母线压降仅为10%图3阻容降压方式起动过程等效电路图避免了其它电机因低电压而造成停车。该装置简单可靠(1)起动电阻Ra计算(初值)。按电机厂方要求,电机自动化程度高,产生了良好的经济效益编辑张美惠)端电压为80%计算,起动电流降为44L,回路总阻抗Z=电工技亦刊宗旨:新颖、买用、司操作!