软起动在大型发电厂厂用电设计中的应用

软起动在大型发电厂厂用电设计中的应用

丁鑫

（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西太原030001）

摘要：大型发电厂的厂用负荷总容量及最大单台电动机容量都较中小型机组大很多，随之带来了短路容量增大和大型电动机起动困难等问题。近年来，随着电力电子技术及其相关器件的发展，软起动技术已趋完善，并已得到了广泛的应用，因此考虑在大型火电厂大型电动机回路配置软起动装置，改善厂用电系统短路电流和母线电压水平。

关键词：软起动；大型发电厂；厂用电

1大型火力发电厂厂用电系统设计

厂用电系统是发电厂的重要组成部分，合理的厂用电接线，适当的电压等级，对机组安全稳定连续运行、方便操作和维护、节约投资、降低厂用电率等有重要作用。

在厂用电方案设计过程中，短路电流和母线起动电压水平是必须考虑并校核的两个重要因素。短路电流是指电气设备的短路承受水平，是厂用电系统设备的重要参数，实际上主要指中压厂用母线的动稳定耐受水平和断路器的额定分断能力和额定关合电流峰值。母线起动电压水平是指单台最大容量电动机和成组电动机自起动时造成中压厂用电母线电压的大幅下降。根据《火力发电厂厂用电设计技术规程》规定“最大容量的电动机正常起动时，厂用母线的电压应不低于额定电压的”。而对于一些大型电动机，如电动给水泵，制造厂的要求往往是。此外，规定“为了保证类电动机的自起动，应对成组电动机自起动时的厂用母线电压进行校验”。

2软起动的介绍

直接起动的电动机起动特性较差，除伴随有较大的起动电流外，往往还对系统中的机械设备造成很大冲击，加快了设备损坏，减少设备的使用周期，增加了运行成本和维护工作量。但是如果考虑使用电动机软起动设备，则可以大大改变电动机的起动特性，降低起动电流，减小对机械设备的冲击。

软起动就是按照预先设定的控制模式进行的降压起动过程。目前，软起动一般有几种方式限流起动、电压斜坡起动、转矩控制起动、转矩加突跳控制起动以及电压控制起动。软起动可获得0.5-4倍可调的起动电流，力矩上升平滑，没有冲击转矩，装置体积较小。软起动装置适用于不允许起动冲击、电动机功率过大、电网电压波动要求严格等场合。

在起动初期利用降压起动方式来调节起动转矩，通常降压起动值为60%Ue，这样可以有效地降低起动电流。通过调整斜坡时间来控制电压的上升斜率，通常斜坡时间设定为10s，通过限流调整来限制起动电流值，通常限流值3.5；开始减速电压设定值为可以通过反复试验的方法调整到电动机刚刚开始减速的电压值，这种特性使电压从全电压突然降到设定值，停止电压值设定在减速电压立即降为零而使电动机完全停转。通常设定为20%Ue，下降斜坡时间调整值为达到停止电压值的时间，需要实际的检验所设时间。

利用电动机软起动装置的起动和停止特性，安装电动机软起动装置可以对电动机的起动和停止特性进行有效的调节，进而大大降低电动机和机械设备损坏的风险。

3软起动在大型发电厂厂用电设计中的应用

3.1问题描述

某大型发电厂机组以发电机—变压器组单元接线接入500kV母线。厂用工作母线由两台35/10kV启动备用变压器提供，其中一台是容量为50MVA分裂变压器，作为高压厂用工作母线启动备用电源；另一台是容量为50MVA的双卷变压器，作为高压厂用公用母线启动备用电源。由于工程需要，备用电源系统临时从一个农网变电站引一路电源接入35kV母线，厂用系统采用2号起备变送电至10kV高压厂用公用母线。农网系统，系统比较薄弱，同时容量有限，大型转机直接启动会产生很大的冲击电流，造成较大电压跌落，影响地方电网的稳定，为保证机组调试工作顺利进行，组织人员对大型转机启动进行分析并提出合理方案。

3.2电压跌落计算

电动给水泵是电厂内容量最大的辅机，是首先考虑的对象。电动给水泵启动过程中，会产生很大的冲击电流，造成很大的电压跌落。为保证地方电网的安全运行，在电动给水泵电机启动前，进行冲击电流和电压跌落计算。

电动给水泵型号为YKS10000-4，额定功率为10000kW，额定电压10kV，额定电流为648A。

根据变压器、线路、电缆、电机参数和系统供电电压计算得知，10000kW给水泵直接启动，启动电流达到额定电流的3.46倍，10kV侧的电压下降46％。计算时认为系统为无穷大，同时忽略液力耦合器和泵自身对启动的影响，因此启动时实际压降可能比计算值要大。

3.2方案选择

方案一：不采取限流措施，直接启动电机，这种启动方式的电压跌落太大，同时容易造成变压器因电流冲击产生绕组变形，引发变压器故障。基本不考虑直接启动。

方案二：装设电容器无功补偿柜，在启动前，先投入一定量的电容器组，使线路无功为容性，启动电机时，电机产生感性无功，被容性无功补偿一部分，达到减少电压降低水平的目的。由于电机在启动过程中，产生的感性无功是变化的，因此，电容补偿必须在电机启动的20s左右的时间内，电容补偿量要跟随变化，有可能产生过补，加大线路电流值。另外，电机的启动电流较大，虽然部分解决了电压跌落的问题，但对变压器的冲击问题缓解不大。

方案三：装设限流装置（软启动）。该方案能把电机的启动电流限制在2.5倍以内，电压跌落在15％左右。装设软启动装置，限制电机启动电流。软启动装置启动过程中，电阻自动减少，启动电流平滑，对变压器和电机的冲击小，安全可靠。该技术在大功率电机启动中广泛应用，技术成熟，风险小。

为厂用负荷中最大容量电动机电动给水泵配置软起动装置，可以降低中压厂用电系统的短路电流，提高最大容量电动机起动时的中压母线电压水平。

4结语

在大型电厂的电动给水泵的启动过程中可以看出，采用软启动装置，能降低启动电流，同时

电压跌落也能满足要求，也减少了对地方电网的影响。装设限流装置（软启动）这种方案解决了给水泵电机的启动遇到的电压跌落问题，减少对变压器和电机的冲击，这种方案是成功且合理。

参考文献：

[1]林克.软起动在大型发电厂厂用电设计中的应用.2010.5

[2]靖长财.电动机软起动装置在发电厂消防系统上应用.电机电器.2009.28（16）