电动机全压启动时电压降的计算及校验

电动机起动时配电系统母线电压波动值计算1概述随着化工企业生产规模不断扩大，其机械设备要求动力越来越大，大量的大功率电机正在被广泛使用。

但是电动机起动时，会使配电系统母线电压波动，这就需要我们做好两点工作：在设计变电所时，必须考虑大功率电动机全压起动时，变电所母线电压波动是否满足允许值；在已建好的变电所内新增大功率电动机时，需考虑选用什么样的起动方式能满足变电所母线电压波动允许值。

2电动机起动时在配电系统中引起电压波动时的电压允许值的要求电动机起动时，其端子电压应能保证被拖动机械要求的起动转矩，且在配电系统中引起的电压波动不应妨碍其他用电设备的工作。

为此，交流电动机起动时，配电母线上的电压应符合下列要求：(1)在一般情况下，电动机频繁起动时，不应低于系统额定电压的90%；电动机不频繁起动时，不应低于额定电压的85%O(2)配电母线上未接照明负荷或其他对电压波动较敏感的负荷，且电动机不频繁起动时，不应低于额定电压的80%。

(3)配电母线上未接其他用电设备时，可按保证电动机起动转矩的条件决定；对于低压电动机，还应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。

上述规定中:(1)“一般情况”指母线接有照明或其他对电压敏感的一般负荷时。

(2)“频繁起动”指每小时起动数十次甚至数百次。

(3)母线电压不低于额定电压80%的情况，多见于高压、千伏级或600V电动机。

(4)母线未接其他负荷的情况，多见于变压器 -电动机组。

3举例计算3. 1计算假设已知条件3. 1. 1由无限大电源容量供电。

3. 1. 2系统短路容量：二 1. 732 X 6. 3 X 30=327 ( MVA3. 1.3变压器参数：二2MVA =0.06 ( Ut二6%)3. 1. 4变压器至电机所在低压配电屏母线长度：=12m低压配电屏至电机接线盒电缆长度：=140m。

3. 1. 5电机的技术参数：额定功率=0. 2MW额定电流=0. 357kA电动机全压起动电流倍数=6.53. 1. 6电动机全压起动。

全压起动时压降计算书计算依据《工业与民用配电设计手册》第三版中P270页表6-16的公式已知条件线缆类型：铜线缆截面S(mm2 )=400.000线缆长度L(km)=0.300电机名称：Y(IP44)电机型号：90L-2电机功率(kw)：6000.000电机转速(r/min)：125.000电机额定电流(A)：330.000电机起动电流(A)：330.000电机额定电压(kV)：10.500系统短路容量S"(MV A)=331.000变压器额定容量SrT(MV A)=16.000变压器阻抗电压相对值UT=0.090预接负荷Sfh(MV A)=2.000功率因数cosφ=0.920母线标称电压UM(kV)=10.500计算公式和过程电动机起动电流倍数Kst=Iq/Ir=330.000A/330.000A=1.000电动机额定容量Srm=1.732UrIr=1.732*10.500kV*330.000A/1000=6.001MV A 电动机额定起动容量Sstm=KqSrm=1.000*6.001MV A=6.001MV A铜线Xl=(0.08+6.1/S)L=(0.08+6.1/400.000mm2)*0.300km=0.029Ω预接负荷Qfh=Sfh*SINφ=2.000MKV A*0.392=0.784MVar母线短路容量Skm=Srt/(Ut+Srt/Spp)=16.000MV A/(0.090+16.000MV A/331.000MV A)=115.658MV A起动回路的额定输入容量Sst=1/(1/Sstm+Xl/Um2 )=1/(1/6.001MV A+0.029Ω/10.500kV2 )=5.992MV A母线电压相对值Ustm=(Skm+Qfh)/(Skm+Qfh+Sst)=(115.658MV A+0.784MVar)/(115.658MV A+0.784MVar+5.992MV A) =0.951电动机端子电压相对值ustM=UstmSst/Sstm=0.951*5.992MV A/6.001MV A=0.950实际起动电流Istm=UqmSq/1.732Um=0.951*5.992MV A/(1.732*10.500KV)*1000=313.362A计算结果母线电压相对值Ustm=0.951电动机端子电压相对值ustM=0.950实际起动电流Istm=313.362A校验机械起动转矩：电机端子电压相对值ustM=0.950电机起动转矩相对值MstM=10.000电机静阻转矩相对值Mj=0.300(1.1Mj/MstM)0.5 =(1.1*0.300/10.000)0.5 =0.182∵ustM>=(1.1Mj/MstM)0.5∴符合要求!计算电机起动时间：机械转动惯量J^2=8.000电机平均起动转矩相对值Mstp=1000.000电机静阻转矩相对值Mj=0.300电机转速Nr=125.000电机额定容量PrM=6000.000电机起动时间=J2 Nr2 /[365Prm(ustM2 Mstp-Mj)]=8.000*125.0002 /[365*6000.000*(0.9502 *1000.000-0.300)]=0.000。

低压笼型电动机直接起动电压降计算编制葛生浩电气自动化事业部二零零七年元月低压笼型电动机直接起动电压降计算1.笼型电动机全压起动1.1按《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93第2.3.2条规定，交流电动机起动时，配电母线上的电压应符合下列规定：•1）在一般情况下，电动机频繁起动时，不宜低于额定电压的90%；电动机不频繁起动时，不宜低于额定电压的85%。

•2）配电母线上未接照明或其他对电压波动较敏感的负荷，且电动机不频繁起动时，不应低于额定电压的80%。

•3）配电母线上未接其他用电设备时，可按保证电动机起动转矩的条件决定；对于低压电动机尚应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。

1.2笼型电动机全压起动当符合下列条件：•1）起动时，对电网造成的电压降不超过规定的数值。

一般要求：经常起动的电动机不大于10%；偶而起动时，不超过15%。

在保证生产机械所要求的起动转矩而又不致影响其他用电设备的正常工作时，其电压降可允许为20%或更大一些。

由单独变压器供电的电动机其电压降允许值由传动机械要求的起动转矩来决定。

•2）起动功率不超过供电设备和电网的过载能力。

对变压器来说，其起动容量如以每24h起动6次，每次起动时间为15s来考虑，当变压器的负载率小于90%时，则最大起动电流可为变压器额定电流的4倍。

•3）电动机的起动转矩应大于传动机械的静阻转矩。

•4）起动时，应保证电动机及起动设备的动稳定和热稳定性。

5）机械能承受电动机全压起动时的冲击转矩；•6）制造厂对电动机的起动方式无特殊规定。

2.鼠笼型电机直接起动时的压降计算实例：鼠笼型电机380V、185kW、起动电流1900A,由560/10变压器供电，供电线路采用二根120mm 2电缆，长度50M 。

求直接起动时，低压母线上电压降及电机端电压降。

1）电动机起动时母线电压：计算时假定变压器高压侧容量为无限大，同时电动机投入后变压器达满负荷运行，于是起动时母线平均电压为：*bU S 2*（）式中U 2*--电动机起动时母线电压标么值（以额定电压值为基准）； X *--变压器电搞标么值（以本身容量为基准）； U d －被起动电动机额定电压（KV ）； I Q —被起动电动机起动电流（A ） P d —被起动电动机额定容量（KW ）； S b —变压器额定容量（kVA ）。

一、 最大负荷电动机启动时6KV 母线电压校验1．最大容量电动机：给水泵电动机 容量5600KW 电压等级6.3KV2．变压器容量：2×8000KV A3．运行方式：#1、2主变低压侧并联，带新厂6KV 母线运行。

4．校验时假设条件1) 系统按照无穷大系统。

2) 启动前#1、2主变低压侧为空载状态。

3) 在电动机启动瞬间6kv 母线按短路考虑。

4) 忽略电动机启动电流在电缆阻抗的压降。

5) 忽略电动机启动时66KV 母线的压降。

6) 忽略环流对6KV 母线电压的影响7) 所有值均折算到高压侧（66KV 侧）。

8) 给水泵电动机启动电流安装6倍额定电流计算。

9) 计算过程给水泵电动机额定电流Ie =3UCOS P ψ=35.806.35600⨯⨯= 603.8（A ） 折算至66KV 侧 I = 57.6（A ）变压器高压侧阻抗有名值（考虑变压器的运行年限，阻抗电压取0.1）Z =Ud%*I U =0.17066000⨯ = 94.2（Ω）给水泵电动机启动时电路模型则给水泵电动机在启动时在变压器阻抗的压降为： U1=6I Z =6×57.6×94.2/2=16.3（KV ） U U1 = 6616.3 = 24.6% 从以上计算得到当变压器空载启动给水泵电动机时，最小变压器阻抗压降在6KV 侧为24.6%，即6KV 母线最大电压为75.4%，此值已经低于规程要求的母线电压最低值80%。

如果考虑以下问题1． 考虑电动机启动时66KV 的电压降。

2． 考虑变压器运行年限，已经接近26年，绝缘会老化，变压器的负载能力、短时过载能力等都会不同程度的降低，会影响变压器低压侧母线电压。

3． 同样也是考虑上述因素，变压器的实际参数会和设计值有66KV 母线差别，而且即使是新出厂的同样参数变压器在并列运行时也会有产生环流。

因此，并列运行后的环流不能忽略，必须经过实际测量。

环流的对一次设备及保护的影响要计算清楚。

110kW 电动机启动时电压降计算书【输入参数】:起动方式 = 全压起动母线标称电压m U = 0.38 (kV)电动机的额定电流rM I = 0.2 (kA)电动机的额定电压rM U = 0.38 (kV)额定电流起动倍数st k = 6.5额定电动机容量rM S = 0.132 (MVA)电动机额定起动容量stM S = 0.858 (MVA) 供电变压器一次侧短路容量k S = 100. (MVA) 线路电抗l X = 0.05 (Ω) 电缆（3*150+1*90）*2 500m 供电变压器容量rT S = 2 (MVA)母线短路容量km S = 30.769 (MVA)预接负荷的无功功率fh Q = 1.141 (Mvar) 供电电压器的电抗相对值T x = 4.5%【计算过程】:211m l stM st U X S S +== 1 / (1 / 0.858 + 0.05 / 0.38^2) = 0.661 (MVA)st fh km fhkm stm S Q S Q S u +++== (30.769 + 1.141) / (30.769 + 1.141 + 0.661) = 0.98stMst stm stM S S u u *= = 0.98 * 0.661 / 0.858 = 0.755m ststm stM U S u I 3*== 0.98 * 0.661 / (√3 * 0.38) = 0.984 (kA)【输出参数】:电动机起动时起动回路的额定输入容量st S = 0.661 (MVA) 电动机起动时母线电压相对值stm u = 0.98 电动机起动时的端子电压相对值stM u = 0.755 电动机的起动电流stM I = 0.984 (kA)。

制冷主机（或大容量电动机）启动电压降校验计算表工业与民用配电设计手册 P275 例6-40计算数据准备系统短路容量 S k200MVA 变压器容量 S rT 1.25MVA 变压器到低压柜及柜内铜母排长度 l15m 低压柜到机组配电柜电缆长度 l250m 机组配电柜到压缩电动机电缆长度 l310m 压缩机功率 P rM0.379MW 额定电流 I rM0.702kA 电动机Y接时起动电流 I st1 1.119kA 电动机三角形接线时起动电流 I st2 2.733kA 与电动机同一配电柜母线上所带其他用电负荷 P fh2与电动机同一配电柜母线上其他负荷功率因数 cosφ0.8sinφ1变压器低压侧额定电流 I rT1537.5A电抗2变压器低压侧铜母线阻抗 3x(125x10)+80x6.30.147mΩ/m R l1 =0.000735ΩX l1 =0.00011ΩZ l1 =0.0007432Ω3求电动机起动视在功率 S stM = k st x S rm 1.7987513MVA 电动机额定视在功率 S rm = 1.732 x U M x I rm0.4620283MVA 启动倍数 k st = I st / I rm 3.89316244与电动机接于同一配电柜母线上其他负荷的有功、无功S fh2 = P fh2/cosφ0Q fh2 = S fh2 x sinφ05由制冷站配电柜接至电动机电缆l3阻抗的计算(两根185并联)0.0455mΩ/m R l3 =0.000455ΩX l3 =0.000385ΩZ l3 =0.000596Ω6由变电所低压柜母线接至制冷站配电柜电缆阻抗计算I l2 = (S rm + S fh2)/(1.732 x Um)0.702因制冷站配电柜无其他负荷，仍然选择两根185并联0.0455mΩ/m R l2 =0.002275ΩX l2 =0.001925ΩZ l2=0.0029801Ω设变压器负载率为7接于变压器低压侧母线上其他负荷的视在、无功功率计算变压器低压侧其他负荷的视在功率为S fh = βS rt - (S rm + S fh2)0.5504717MVA Q fh = S fh x sinφ0.330283Mvar 变压器低压侧母线处短路容量计算值为S km=S rT/(r T+S rt/S k)18.867925MVA 线路总电抗计算 X l = X l1 +X l2 + X l30.00242Ω电动机起动时回路输入容量为 S st=1/(1/S stm+X l/(Um2)) 1.7461142电动机起动时变电所母线电压相对值为 u stm=(S km+Qfh)/(Skm+Qfh+Sst)0.916630791.66%则电动机起动时变电所母线上的电压值为0.3483197kV电动机起动时端子电压相对值为u stM=u stm x (S st/S stM)0.889807288.98%则电动机起动时端子电压值为0.3381267kV变压器x T0.060.6电阻0.022mΩ/m<工业手册>554页表0.0385mΩ/m<工业手册>554页表0.0385mΩ/m<工业手册>554页表0.81cosφ0.8sinφ0.6。

电动机起动压降计算方法
电机启动时的压降计算是浩辰CAD电气软件中启动计算的一个重要环节，今天我们就主要拿这个环节来做例子给大家进行讲解，只要把电机启动时的压降计算弄清楚，就可以轻松掌握其他的启动计算，因为电抗器降压起动方式下电抗器计算、降压起动方式下自耦变压器变压比计算的操作方法跟电机启动时的压降计算是差不多的。

在浩辰CAD软件下载平台了解到，电机起动时的压降计算操作步骤如下：
1. 首先根据[起动方式]选择输入系统参数，起动方式一共有四种，对应每一种方式，计算电路各不相同。

其中：
2. 输入线缆参数。

3.输入电机参数。

[电机选择]选择电机可以自动得到电机参数，也可以直接输入电机参数没，这里需要注意的是，电机数据放在motor.mdb中，用户可以直接添加新的数据。

4.点击[计算]，得到计算结果。

点击[输出计算文件]把包括计算依据、条件、公式和过程以及结果的计算书输出到Word中，在Word 中可以编辑修改。

5.单击[校验机械起动转矩]按钮，弹出对话框如右图：
根据公式来验证选取的“电机起动转矩相对值”是否正确，如果正确将显示“校验通过!”;如果不正确将显示“校验不通过，请调整设计参数!”，重新选取合适的参数。

6.单击[计算电机起动时间]单击此按钮，弹出对话框如上图：可计算启动时间。

电动机直接启动压降计算电动机直接启动压降计算是电动机启动时电路中的电压降低情况进行定量计算的方法。

电动机启动时会造成短暂的大电流流过电路，这会导致电动机两端电压的降低。

电动机直接启动压降计算可以用来估计电动机启动时电压降低的大小，并根据计算结果来选择合适的电源设备。

电动机直接启动压降计算的基本原理是根据电动机启动时的电路特性来进行计算。

电动机直接启动时，电动机的电阻较小，导线电阻与电动机电阻相对较大，所以电流主要通过电动机自身，电流大小较大。

当电动机启动时，电动机两端的电压会有一定的降低，根据欧姆定律可以得到以下计算公式：V=I*(Rm+Rw)其中，V为电动机两端电压的降低值，I为电动机启动时的电流大小，Rm为电动机内部电阻，Rw为导线电阻。

在实际计算中，需要注意的是，电动机的电流大小是随着时间变化的，在启动瞬间电流最大，随后逐渐减小。

因此，为了准确计算电动机启动时的电流大小，需要考虑电动机启动过程的动态特性。

对于直接启动的电动机，启动瞬间的电流大小可以通过以下公式计算得到：Istart = (1 / Tstart) * (Pn / Un)其中，Istart为电动机启动瞬间的电流大小，Tstart为电动机的起动时间，Pn为电动机的额定功率，Un为电动机的额定电压。

根据电动机启动过程的动态特性，可以得到电动机启动过程中电流与时间的关系的近似公式如下：I(t) = Istart * (1 - e^(-t / T))其中，I(t)为电动机启动时刻为t时的电流大小，e为自然对数的底数。

电流大小的变化可以通过不断取不同的t值进行计算得到。

然后，利用电动机两端电压的降低值与电流大小的关系公式，可以计算出电动机直接启动时的电压降低值。

在进行电动机直接启动压降计算时，还需要注意以下几个因素：1.电动机的起动时间：起动时间是指电动机从停止状态到达额定转速所需要的时间。

起动时间越短，电动机的启动电流越大，电动机的直接启动压降也越大。

Science &Technology Vision科技视界0简介1)电能质量的概念电能质量[1]是表征通过公用电网供给用户端的交流电能的品质的优劣程度。

理想状态的公用电网应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对用户供电。

在三相交流系统中,还要求各类相电压和电流的幅值应大小相等、相位对称且互差120°。

但由于系统中的发电机、变压器、输电线路和各种设备的非线性或不对称性,以及运行操作、外来干扰和其它各种故障等原因,这种理想状态并不存在,因此出现了电网运行、电力设备和供用电环节中的一系列问题,电能质量的概念由此产生。

2)电能质量的分类电力系统的电能质量是指电压、频率和波形的质量。

衡量电能质量的主要指标[2]包括:电压偏差、电压波动和闪变、频率偏差、谐波和三相电压不平衡度等。

为区分连续电压变动或电压周期性变动,本文将前者变动统称为电压下降。

3)电动机起动时在配电系统中引起电压下降的电压允许值按照GB 50055-2011《通用用电设备配电设计规范》[3]第2.2.1条:电动机起动时,其端子电压应能保证机械要求的起动转矩,且在配电系统中引起的电压波动不应妨碍其他用电设备的工作。

第2.2.2条:交流电动机起动时,配电母线上的电压应符合下列规定:(1)配电母线上接有照明或其他对电压波动较敏感的负荷,电动机频繁起动时,不宜低于额定电压的90%;电动机不频繁起动时,不宜低于额定电压的85%。

(2)配电母线上未接照明或其他对电压波动较敏感的负荷,不应低于额定电压的80%。

(3)配电母线上未接其他用电设备时,可按保证电动机起动转矩的条件决定;对于低压电动机,尚应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。

1电压下降分析及其危害引起电压偏差、电压波动以及电压下降等的根本原因,是动态而非静态,当电流恒定不变,则不会引起这些问题。

电动机起动时在配电系统中要引起电压下降。

起动前的电压有效值U 与起动时的电压有效值U st 之差即为电压下降,用相对值(与网络标称电压U n 的比值)表示,即ΔU st =U -U stU n×100%(1)电动机起动时的电压相对值(与网络标称电压U n 的比值)为u st =Ust U n×100%(2)电动机起动时引起电压下降所带来的危害难以估量,诸如电动机不能正常起动,或转速不均匀,或电机控制系统失灵,或电动机损坏,甚至产生更严重的生产事故等。

2020年42卷第4期第12页Vol.42,No.42020,42(4):12-14电气传动自动化ELECTRIC DRIVE AUTOMATION文章编号：1005—7277(2020)04—0012—03高压电机直接启动时电压降的计算方法及比较施渊(国网江苏省电力公司常熟市供电分公司，江苏常熟215500)摘要：随着经济的飞速发展，大容量高压电机设备越来越频繁出现在工业企业的生产过程中。

高压电机直接启动属于冲击负荷的一种，它会对电能质量产生较严重的影响。

因此，大容量冲击负荷在接入系统前要经过严格校核。

目前工程上常采用《工业与民用配电设计手册》第六章中所给出的计算方法进行校核，也有一种估算法，但通常都只是对用户变电站的母线电压降进行计算，而对系统变电站的电压降关心较少。

本文首先介绍两种电压降的计算方法，然后定性分析了预接无功负荷时对电压降的影响，最后提出了对系统变电站电压降校核较恰当的计算方法。

关键词：大容量高压电机；电压降；计算方法中图分类号：TM34文献标识码：ACalculation Methods and Comparison of Voltage Drop in DirectStarting of High Voltage MotorSHI Yuan(Changshu Power Supply Branch qf State Grid Jiangsu Electric Power Company,Changshu215500,China) Abstract:With the rapid development of economy,the high-voltage motor equipment with large capacity appears more and more frequently in the production process of industrial enterprises.The direct starting of high voltage motor is a kind of impact load,which will have a serious impact on power quality.Therefore,the large capacity impact load should be strictly checked before it is connected to the system.At present,the calculation method given in Chapter6of"Industrial and Civil Power Distribution Design Manual"is often used for checking.There is also an estimation method,but usually only the bus voltage drop of user substation is calculated,and the voltage drop of system substation is less concerned.This paper first introduces two calculation methods of voltage drop,then qualitatively analyzes the influence of pre-connected reactive load on voltage drop,and finally puts forward a more appropriate calculation method for the voltage drop check of system substation.Key words:large-capacity high-voltage motor;voltage drop;calculation method随着全球工业化发展水平越来越高，现代化工业企业对电能质量的要求越来越高。

1目的通过对电动机全压起动产生影响的分析和计算，结合本项目特点和相关要求，考虑电动机能采用的最大额定功率。

2参考依据《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16-2008），电动机不频繁启动时，其配电母线上的电压不宜低于额定电压的85%。

《供配电系统设计规范》（GB 50052-2009），电动机正常运行时，其端子处电压偏差允许值为±5%。

3分析计算通常项目除高压冷冻机设备外，采用市政10kV经变压器变压供电，并以柴油发电机组作为备用电源，因此，需考虑无限大容量电源系统（电网）供电和有限容量电源系统（发电机组）供电两种情况。

3.1无限容量供电通常项目中主要负荷通常情况下由10/0.4kV变配电系统供电，示意图如图一所示。

）M4 M5 M6图一10/0.4kV变配电系统示意图其中：----同一配电母线其他负荷的无功功率。

Z -----各回路的电线阻抗。

--- M1 M2 M3运行时产生的无功功率。

--- M4 M5 M6运行时产生的无功功率。

---各个节点的电压降。

-----各回路的输入容量。

---各电动机端子处电压降。

----电动机额定启动容量。

根据图一，假定变压器一次侧容量为150MVA，M1~M6为同类型电动机，，以M6为观察对象，且将M1~M3运行产生的综合考虑在内，即只需满足以确保其他一次配电或二次配电上电动机始终能正常运行。

分析有如下2种情况（计算详见附录）。

情况一：当M6启动时，M4、M5均不运行，其示意图等效如图二所示。

即不产生，只有、对压降产生影响。

由于M1~M3运行，所以需考虑、确保。

通过计算的，结果表一所示：表一情况二：当M6启动时，M4、M5运行。

其示意图等效如图二所示。

图三即产生，有、、对压降产生影响。

由于M4、M5运行，所以还需考虑、，确保、。

通过计算的，结果表二所示：表二以M3为观察对象，且将M4~M6运行产生的综合考虑在内，即只需满足以确保其他一次配电或二次配电上电动机始终能正常运行。