60HZ進口電機的使用和供電設計論文
【摘要】文章闡述了進口高壓電機在國內電網上使用的設計原理和實施方法。
【關鍵詞】60HZ進口高壓電機;供電系統;設計改造
90年代初期,一橡膠生產公司從北美進口了五臺(二手)橡膠設備,其中有兩臺法雷爾生產的11D密煉機和一臺壽力公司生產SL–32型的螺桿空壓機。這三臺設備的基本狀況測試良好,根據公司生產需求,需要儘快安裝投運創造效益;但使用這些設備存在一個很大的技術難題:這些設備的驅動裝置是60Hz的五臺高壓電機,無法直接投入我國的50Hz電網。但是如果全部更換爲國產50Hz、6KV電機和高壓櫃,需要增加近100萬元費用。爲了解決這一技術難題,技術人員針對進口設備的供電系統、開關裝置、電機參數等進行了認真分析計算,決定採用變頻原理,對該系統進行供電設計改造。
一、設計和改造
(一)設計依據
(2)高壓起動櫃。主迴路三相交流電壓爲2300V;控制迴路電源取至櫃內高壓PT二次側,電壓爲交流120V。300馬力以上的電機採用串聯交流電抗器方式起動,200馬力的'電機採用直接起動方式(櫃內高壓空氣斷路器線圈電壓爲直流120V)。
(3)供電系統。進口電機爲三相60HZ、2400V交流供電系統;現公司爲三相50HZ、35/10KV交流供電系統。
(4)負載特性。負載特性爲恆轉矩。
(二)配電設計
高壓電機的原工作頻率應爲60HZ,現要工作在50HZ的電網上。爲了保證電機的額定電流和功率因數基本不變,電機在變頻前後的過載能力等基本性能不變,根據恆轉矩負載變頻調速原理可知,電機定子的電壓與頻率的調節必須符合下列規律。即:
電機原來的配電電壓爲2400V,比電機實際的使用電壓2300V高100V,這主要是考慮供電變壓器的負載特性和線路壓降。
因此採用50HZ供電系統後,電網電壓也應比電機實際使用電壓略高。根據式(2)的計算公式可以求出50HZ時的電網電壓爲2000V。
由於這五臺二手高壓電機起動櫃的控制電源取至櫃內高壓PT二次側,系統電壓下調後,控制電壓必然也隨之下降。PT變比爲20:1,當系統電壓降到2000V時,控制電壓降爲100V。對於50HZ、100V的交流電源能否保證櫃內電氣元件可靠動作,我們透過試驗的方法進行了考證,即採用調壓器分別在90V、100V、110V電壓值上做10次操作試驗,並分別保持2小時,結果櫃內電氣元件動作都非常穩定,鐵芯無異常聲音,線圈溫升正常。以上試驗表明降壓降頻後,對起動櫃執行不存在影響。
(三)變壓器設計
公司的高壓系統電壓爲35/10KV,而計算出的五臺二手高壓電機系統電壓爲2000V,爲了提供這一電壓等級,必須設計一臺10/2KV的變壓器與之匹配。
這五臺二手高壓電機的總容量爲2500馬力,其中最大電機容量爲1000馬力;採用降壓降頻後,電機總容量降爲2083馬力(1531KW),最大電機容量降爲833馬力(612.3KW)。因煉膠設備的載荷不很穩定,負載率偏低,一般僅爲電機額定容量的75%左右,所以實際電機執行的總負載大約在1150KW左右。根據最大電機起動電流的要求,經與變壓器生產廠家的共同論證,最終選定變壓器容量爲1600KVA。該變壓器交付使用後的主要技術參數如表二:
(四)一、二次保護系統
1600KVA的專用變壓器一次側取至公司總變電室的10KV電網514#間隔,配置過流、速斷、瓦斯等保護;二次側設計爲安裝一臺總櫃、兩臺出線櫃,分別配置過流、速斷保護。出線櫃和起動櫃之間用電纜連接,在每臺起動櫃上分別加裝反時限過流繼電器,用於單臺電機的過流、速斷保護。
二、改造後系統的情況
(一)變壓器
該變壓器投運後,正常使用的負載範圍在額定容量的70%-80%之間,當五臺電機同時執行時,負載最高可達90%左右。由於變壓器過流、速斷保護值設定比較合適,各臺電機起動或執行時均未造成變壓器保護的掉閘故障。因此,變壓器的設計比較合理,屬於經濟執行。
(二)電機
採用降壓降頻後,兩臺大電機的執行電流基本與(60HZ時)額定值相符。而三臺小電機,執行電流略高一點,但電機溫升基本正常。如螺桿空壓機一般執行電流在66~72A,(下轉第175頁)(上接第165頁)而額定電流爲68.5A。注意,由於電機使用頻率降低爲50HZ,電機轉速下降了16.67%,設備效能也隨之下降。
(三)電機起動櫃
電機起動櫃投運一年來後,沒有發生因降壓降頻造成的開關誤動、拒動現象,線圈溫升也在規定的範圍之內。但因降頻後電抗器的電抗值下降,對起動電流的抑制作用減小,因此需要調整電抗器的抽頭,增大電抗值,保證電機起動正常。
採用變頻原理對進口高壓電機進行供電改造,解決了進口設備使用的重大技術難題,不僅確保了進口設備的順利投運,也爲公司節約了大量資金。
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