【摘要】文章闡述了進(jìn)口高壓電機(jī)在國內(nèi)電網(wǎng)上使用的設(shè)計(jì)原理和實(shí)施方法。
【關(guān)鍵詞】60HZ進(jìn)口高壓電機(jī)；供電系統(tǒng)；設(shè)計(jì)改造
90年代初期，一橡膠生產(chǎn)公司從北美進(jìn)口了五臺（二手）橡膠設(shè)備，其中有兩臺法雷爾生產(chǎn)的11D密煉機(jī)和一臺壽力公司生產(chǎn)SL–32型的螺桿空壓機(jī)。這三臺設(shè)備的基本狀況測試良好，根據(jù)公司生產(chǎn)需求，需要盡快安裝投運(yùn)創(chuàng)造效益；但使用這些設(shè)備存在一個很大的技術(shù)難題：這些設(shè)備的驅(qū)動裝置是60Hz的五臺高壓電機(jī)，無法直接投入我國的50Hz電網(wǎng)。但是如果全部更換為國產(chǎn)50Hz、6KV電機(jī)和高壓柜，需要增加近100萬元費(fèi)用。為了解決這一技術(shù)難題，技術(shù)人員針對進(jìn)口設(shè)備的供電系統(tǒng)、開關(guān)裝置、電機(jī)參數(shù)等進(jìn)行了認(rèn)真分析計(jì)算，決定采用變頻原理，對該系統(tǒng)進(jìn)行供電設(shè)計(jì)改造。
一、設(shè)計(jì)和改造
（一）設(shè)計(jì)依據(jù)
（2）高壓起動柜。主回路三相交流電壓為2300V；控制回路電源取至柜內(nèi)高壓PT二次側(cè)，電壓為交流120V。300馬力以上的電機(jī)采用串聯(lián)交流電抗器方式起動，200馬力的電機(jī)采用直接起動方式（柜內(nèi)高壓空氣斷路器線圈電壓為直流120V）。
（3）供電系統(tǒng)。進(jìn)口電機(jī)為三相60HZ、2400V交流供電系統(tǒng)；現(xiàn)公司為三相50HZ、35/10KV交流供電系統(tǒng)。
（４）負(fù)載特性。負(fù)載特性為恒轉(zhuǎn)矩。
（二）配電設(shè)計(jì)
高壓電機(jī)的原工作頻率應(yīng)為60HZ，現(xiàn)要工作在50HZ的電網(wǎng)上。為了保證電機(jī)的額定電流和功率因數(shù)基本不變，電機(jī)在變頻前后的過載能力等基本性能不變，根據(jù)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載變頻調(diào)速原理可知，電機(jī)定子的電壓與頻率的調(diào)節(jié)必須符合下列規(guī)律。即：
電機(jī)原來的配電電壓為2400V，比電機(jī)實(shí)際的使用電壓2300V高100V，這主要是考慮供電變壓器的負(fù)載特性和線路壓降。
因此采用50HZ供電系統(tǒng)后，電網(wǎng)電壓也應(yīng)比電機(jī)實(shí)際使用電壓略高。根據(jù)式（2）的計(jì)算公式可以求出50HZ時的電網(wǎng)電壓為2000V。
由于這五臺二手高壓電機(jī)起動柜的控制電源取至柜內(nèi)高壓PT二次側(cè)，系統(tǒng)電壓下調(diào)后，控制電壓必然也隨之下降。PT變比為20:1，當(dāng)系統(tǒng)電壓降到2000V時，控制電壓降為100V。對于50HZ、100V的交流電源能否保證柜內(nèi)電氣元件可靠動作，我們通過試驗(yàn)的方法進(jìn)行了考證，即采用調(diào)壓器分別在90V、100V、110V電壓值上做10次操作試驗(yàn)，并分別保持2小時，結(jié)果柜內(nèi)電氣元件動作都非常穩(wěn)定，鐵芯無異常聲音，線圈溫升正常。以上試驗(yàn)表明降壓降頻后，對起動柜運(yùn)行不存在影響。
（三）變壓器設(shè)計(jì)
公司的高壓系統(tǒng)電壓為35/10KV，而計(jì)算出的五臺二手高壓電機(jī)系統(tǒng)電壓為2000V，為了提供這一電壓等級，必須設(shè)計(jì)一臺10/2KV的變壓器與之匹配。
這五臺二手高壓電機(jī)的總?cè)萘繛?500馬力，其中最大電機(jī)容量為1000馬力；采用降壓降頻后，電機(jī)總?cè)萘拷禐?083馬力（1531KW），最大電機(jī)容量降為833馬力（612.3KW）。因煉膠設(shè)備的載荷不很穩(wěn)定，負(fù)載率偏低，一般僅為電機(jī)額定容量的75％左右，所以實(shí)際電機(jī)運(yùn)行的總負(fù)載大約在1150KW左右。根據(jù)最大電機(jī)起動電流的要求，經(jīng)與變壓器生產(chǎn)廠家的共同論證，最終選定變壓器容量為1600KVA。該變壓器交付使用后的主要技術(shù)參數(shù)如表二：
（四）一、二次保護(hù)系統(tǒng)
1600KVA的'專用變壓器一次側(cè)取至公司總變電室的10KV電網(wǎng)514#間隔，配置過流、速斷、瓦斯等保護(hù)；二次側(cè)設(shè)計(jì)為安裝一臺總柜、兩臺出線柜，分別配置過流、速斷保護(hù)。出線柜和起動柜之間用電纜連接，在每臺起動柜上分別加裝反時限過流繼電器，用于單臺電機(jī)的過流、速斷保護(hù)。
二、改造后系統(tǒng)的情況
（一）變壓器
該變壓器投運(yùn)后，正常使用的負(fù)載范圍在額定容量的70%－80%之間，當(dāng)五臺電機(jī)同時運(yùn)行時，負(fù)載最高可達(dá)90%左右。由于變壓器過流、速斷保護(hù)值設(shè)定比較合適，各臺電機(jī)起動或運(yùn)行時均未造成變壓器保護(hù)的掉閘故障。因此，變壓器的設(shè)計(jì)比較合理，屬于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
（二）電機(jī)
采用降壓降頻后，兩臺大電機(jī)的運(yùn)行電流基本與（60HZ時）額定值相符。而三臺小電機(jī)，運(yùn)行電流略高一點(diǎn)，但電機(jī)溫升基本正常。如螺桿空壓機(jī)一般運(yùn)行電流在66～72A，（下轉(zhuǎn)第175頁）（上接第165頁）而額定電流為68.5A。注意，由于電機(jī)使用頻率降低為50HZ，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降了16.67%，設(shè)備效能也隨之下降。
（三）電機(jī)起動柜
電機(jī)起動柜投運(yùn)一年來后，沒有發(fā)生因降壓降頻造成的開關(guān)誤動、拒動現(xiàn)象，線圈溫升也在規(guī)定的范圍之內(nèi)。但因降頻后電抗器的電抗值下降，對起動電流的抑制作用減小，因此需要調(diào)整電抗器的抽頭，增大電抗值，保證電機(jī)起動正常。
采用變頻原理對進(jìn)口高壓電機(jī)進(jìn)行供電改造，解決了進(jìn)口設(shè)備使用的重大技術(shù)難題，不僅確保了進(jìn)口設(shè)備的順利投運(yùn)，也為公司節(jié)約了大量資金。
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