다이제스트: 공장용 전기 조절이 모터 효율성에 미치는 영향을 분석하고 발전소의 에너지 절약 감소를 위한 새로운 조치를 제시했다. 키워드: 모터 손실, 작동 전압, 공장 전력 소비율

0 소개

발전소의 공장 전기의 80% 이상이 모터에 의해 소비된다. 모터 효율을 높이는 것은 공장의 전기율을 낮추는 데 결정적인 의의가 있다. 모터의 효율을 높이고 손실을 줄일 수 있는 여러 가지 방법이 있습니다. 다음은 공장용 전기 압력이 모터 효율에 미치는 영향을 중점적으로 소개한다.

1 보조 전원 작동 전압 조정 범위

각 등급의 공장용 버스 전압의 허용 편차는 각 버스에 연결된 부하의 특성, 일반적으로 정격 전압의 5% 에 따라 달라집니다. 모터 제조업체는 일반적으로 정격 전압이-10% 에서+10% 범위 내에서 변경되고 모터의 정격 출력은 변경되지 않음을 보증합니다. 운영 절차 요구 사항 정상 작동 시 6KV 전압은 5% 이내이고 380V 전압은 -5% 에서+10% 이내입니다. 보조 부하는 주로 모터 부하이기 때문에 지정된 전압 범위 내의 전압 변화는 모터 출력 변화와 단위 작업 조건의 큰 변화를 일으키지 않습니다.

2 모터 손실 분석

모터의 종합 전력 손실에는 유공 손실과 무효 전력 등가 손실이 포함됩니다.

σ P C =? P+k q q = p Fe+p Cu1+p Cu 2+p FJ+k q

여기에는 다음이 포함됩니다.

△P 유공 손실 P 철철 손실 P CU 1 고정자 구리 손실 P CU2 회전자 구리 손실 P FJ 추가 손실 K Q 무효 경제 등가 Q 무효 전력

일반 각종 손실은 전력 손실의 20 ~ 25%, 고정자 철손실의 35 ~ 40%, 회전자 구리 손실의 20 ~ 25%, 추가 손실의 15%-35% 를 차지한다.

모터 작동에 대한 3 전압 변화의 영향

모터 작동 전압은 U 이고 모터 명판 정격 전압은 Ue 입니다. U > UE 이면 모터의 자속 φ가 증가합니다. 모터 자기로가 포화되기 때문에 자기속이 많이 증가하지 않을 경우, 자기전류가 크게 증가할 수 있다. (윌리엄 셰익스피어, 자기통신, 자기통신, 자기통신, 자기통신, 자기통신, 자기통신) 반면에 모터의 전자기 토크는 전압 U 의 제곱에 비례하여 증가하며 부하 토크가 변하지 않으면 회전율 S 가 감소하고 회전자 전류도 감소합니다. 정격 부하 범위 내에서 작동할 때 슬립 비율이 매우 작기 때문에 슬립 비율이 낮아집니다.

고정자 전류의 감소는 여자 전류의 증가보다 적다. 그 결과 고정자 전류가 상승하고 모터의 역률이 떨어진다. 따라서 u > UE 에서는 철분 손실이 증가할 뿐만 아니라 고정자 권선의 구리 손실도 증가하여 고정자 권선의 발열이 허용된 값을 초과할 수 있습니다.

U < UE 일 때, 자기 전류는 자기선속 감소로 줄어들고, 모터 자기 전류는 모터 자기 회로의 포화로 인해 약간 감소한다. 반면 모터의 전자기 토크는 전압 U 의 제곱에 비례하여 감소하며 부하 토크는 그대로 유지됩니다. 예를 들어, 출력 정격 전력의 경우 전자기 토크를 낮추면 회전율 S 가 더 증가하여 모터에서 발생하는 전자기 토크와 부하 토크가 균형을 이룰 때까지 회전자 전류가 크게 증가할 수 있습니다. 전압이 너무 많이 떨어지면 회전율 증가로 인한 회전자 전류와 고정자 전류의 증가는 여자 전류의 감소보다 클 것이다. 따라서 모터의 회전자 및 고정자 전류가 허용 값을 초과합니다. 비록 철소모는 자속의 감소로 감소할 수 있지만, 구리 소모는 전류의 제곱에 비례하여 증가하기 때문에 총 손실이 증가하고 모터가 과열될 수 있다.

다음은 전압 조정이 모터의 다양한 손실에 미치는 영향을 상세히 분석합니다. 분석을 용이하게 하기 위해 전압이 U 1 에서 U2 로 떨어질 때 모터의 작동 매개변수를 발자국1및 2 로 나타냅니다.

3. 1 고정자 철 손실

일반적으로 모터 정자철 손실 P FE 는 전압의 제곱에 비례한다고 생각한다. 정격 전압 하에서의 철 손실이 P FEe 인 경우, 다른 전압에서의 손실은 다음과 같습니다.

△P FE =PFEe (U 12-U 22)

그러나 전압이 정격보다 높으면 철심의 포화로 인해 위의 공식은 더 이상 사용되지 않습니다. 정격 전압 이상 범위 내에서 각종 모터의 철손실과 전압의 관계는 다르며, 4 차 관계와 2.5 차 관계가 있으며, 전압이 정격 전압보다 높을 때 철손실이 현저히 증가한다.

3.2 고정자 구리 손실

고정자 구리 손실은 고정자 전류의 제곱에 비례한다.

△ p Cu1= PCU1e (I12-i22)

일반적으로 전압이 낮아지면 모터의 전류가 증가하기 때문에 구리 손실도 증가한다고 한다. 실제로 이 관계는 부하가 고정된 모터에만 적용됩니다. 사실, 전압이 떨어지면 모터 속도가 떨어지고, 기계 축 전력이 떨어지고, 자기 무효 전류가 감소하여 고정자 전류가 크게 증가하지 않습니다. 일부 보조 모터의 경우 전압이 떨어지면 고정자 전류가 동시에 낮아집니다.

3.3 회 전자 구리 손실

회전자의 구리 손실은 모터의 축 동력 및 회전율에 비례한다.

△P CU2=Pe K (S 1-S2)

여기서 Pe 는 모터의 동력비, K 는 부하율, S 1 및 S2 는 모터의 회전율입니다. 전압 감소로 인해 S 1- S2 가 음수입니다. 즉, 전압이 떨어지면 회전자 구리 손실이 증가합니다.

3.4 추가 손실

모터의 추가 손실은 무부하 추가 손실과 단락 추가 손실로 나뉜다. 단락 추가 손실은 일반적으로 정격 전력의 0.5% 로 부하가 정격에서 벗어날 때 고정자 전류의 제곱에 비례합니다.

3.5 무효 전력 등가 손실

전원 전압이 지정된 범위를 초과하면 역률에도 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 전원 공급 전압이 정격 10% 보다 높으면 자기 회로 포화의 영향으로 무효 전력이 빠르게 증가합니다. 전원 공급 전압이 정격인 1 10% 이면 일반 공장의 무효 전력이 약 35% 증가한 것으로 집계됐다. 전원 전압이 정격보다 낮으면 무효 전력도 그에 따라 낮아져 역률이 높아집니다. 전압이 떨어지면 모터에 필요한 무효 전력이 감소하고 무효 전력 등가 손실도 감소하여 발전기의 에너지 소비를 줄이는 것과 같습니다. 무공경제당량 KQ 의 단위는 Kw/Kvar 이고, 발전소의 고압 공장용 변압기는 일반적으로 발전기 버스에 직접 연결되므로 KQ 는 일반적으로 2%-4% 입니다.

허용 전압 범위 내에서 모터의 전압 수준을 낮추어 고정 손실을 줄이고 결국 공장 전력률을 낮출 수 있다. 이론적 연구에 따르면 모터 부하율이 75% 를 초과하면 전압이 높아짐에 따라 모터 효율이 높아지고, 모터 부하율이 75% 미만이면 전압이 감소함에 따라 모터 효율이 높아지고 역률도 높아지며 무효 전력 손실도 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 6KV 발전소는 부하가 높을 때 6KV 전압이 높아지고 부하가 낮을 때 감소하는 역압을 사용해야 합니다. 승무원이 저부하로 운행할 때, 공장 전기의 상당 부분을 차지하는 6 태풍기의 부하율은 모두 매우 낮다. 전압이 떨어지면 모터의 회전율이 증가하고, 팬의 회전 속도가 낮아지고, 팬의 효율이 어느 정도 높아지므로 전압 강하가 전력 소비에 뚜렷한 영향을 미친다. 그러나 전압을 지나치게 낮추면 회전자 전류가 증가하고, 정자와 회전자의 구리 소비가 증가하고, 공장용 전력이 오히려 증가하고, 전압이 낮으면 일부 보조기의 운행이 불안정해질 수 있다. 따라서 공장용 전기 운행의 전압 조정이 합리적인지 여부는 기계의 안전한 운행과 경제 운행을 보장하는 데 중요한 역할을 한다.

4 현장 테스트 분석

600MW 단위 한 대에 대해 현장 실험을 진행했다. 6KV 고압 공장용 버스의 전압은 고압 공장용 변압기의 부하탭 스위치나 발전기의 끝전압을 조절하여 바꿀 수 있다. 현장 실험은 두 부분으로 나뉜다: 단일 모터의 공력 변화와 고압 공장용 변압기의 공력 변화. 다음 데이터는 현장 측정에서 가져온 것입니다.

4. 1 단일 모터 전압 변화 테스트

송풍기 모터는 YKK630-4 1800KW 이고, 단위 유효 전력은 550MW 입니다. 한 번 팬의 유효 전력 손실은 전압이 높아짐에 따라 점차 증가하고 있으며, 6.2KV 의 유효 전력 손실은 5.97KV 보다 38.4KW 더 높다는 것을 알 수 있습니다. 그림 1 을 참조하십시오.

그림 1 500 MW 에서 1 차 팬 전력 소비량과 전압의 관계

보일러 펌프 모터 400KW. 유닛이 400MW 부하를 띠면 보일러 펌프의 전력 소비가 전압이 떨어지면서 점차 낮아진다. 6.29KV 의 유공 손실은 5.88KV 보다 3 1.5KW 높다. 그림 2 에 나와 있다.

그림 2 400 MW 보일러 펌프 전력 소비량과 전압의 관계

장치가 300MW 부하를 띠면 팬 전력 소비량이 전압 강하에 따라 점차 낮아지고, 6.35KV 에서는 유공손실이 6. 17KV 보다 72KW 높다. 자세한 내용은 그림 3 을 참조하십시오.

그림 3 300 MW 에서 1 차 팬 전력 소비량과 전압의 관계

4.2 고전압 공장 변압기 전압 변화 시험

세 가지 다른 부하에서 발전기 끝 전압을 변경하여 6KV 버스 전압을 조절하여 이로 인한 높은 공장 활성 전력 변화는 표 1 에 나와 있습니다.

표 1 고전압 변전소의 유효 전력 변화

표 1 에서 볼 수 있듯이, 단위 부하가 450MW 일 때 고압 공장 전력 전압이 199V 로 떨어지면 공장 전력 감소 180V, 부하가 520MW 일 때 고압 즉, 6KV 전압이 2.5% 떨어지면 공장 전력 1.8%, 공장 전력 약 0.08%, 킬로와트시당 0.27 g 표준 석탄을 절약할 수 있습니다.

5 작동 전압의 합리적인 범위

전압이 높을수록 전력 소비량이 낮다고 생각하는 것은 비과학적이며, 장기간 모터 정격 전압보다 높은 전압을 운행하는 것은 매우 비경제적이다.

실제로 전압이 감소함에 따라 주요 보조 기계의 전력 소비량이 동시에 감소하고 보조 기계의 전력 소비량도 동시에 감소한다는 것을 알 수 있습니다. 전압이 낮을수록 전력 소비량이 작아진다. 400V 끝 전압이 너무 낮아지지 않도록 6KV 버스 세그먼트 전압을 약 5.9KV 로 조정하여 투자를 늘리지 않고 공장 전력이 0.08%-0. 16% 로 떨어질 수 있으며 절전 효과가 뚜렷하다.

6KV 의 전압을 낮추면 보조 모터의 작동 신뢰도가 떨어질 수 있다는 우려도 있다. 6KV 전압은 -5%(5.7KV) 에서 작동하며, 최악의 조건에서는 펌프가 가동될 때 공장용 전압이 여전히 80% 인 것으로 계산되어 있습니다. 공장 전기 설계는 이미 여유를 충분히 고려했기 때문입니다. 따라서 안전 및 경제적 관점에서 볼 때, 단위 6KV 전압이 정상적으로 작동할 때 일반적으로 6. 1-6.3KV 사이보다 5.9-6.0KV 사이에서 작동하는 것이 더 에너지 효율적입니다.

전력망 시스템의 자동 전압 조절 수요가 증가함에 따라 초대형 발전소는 VC 자동 전압 조절 시스템 사용을 요구하고 있습니다. 시스템 전압이 변동함에 따라 보조 버스의 전압도 변동한다. 고압 공장용 변압기의 부하스위치는 전기망의 시스템 전압 요구 사항을 충족하기 위해 신뢰성이 높은 제품을 선택하는 것이 좋습니다. 또한 AVC 자동 조정 조건을 설정할 때 보조 시스템에 미치는 영향을 종합적으로 고려해야 합니다. 발전소도 경제 운영의 관점에서 공장용 버스 전압을 제때에 조정하고 고압 공장용 버스 전압을 가능한 하한까지 운행해야 한다. 5.9KV 근처에서 (6KV 의 공장용 전압의 경우) 정비할 때 전원 끝 저전압 공장용 변압기의 위치를 조정하는 것이 좋습니다.