隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，低壓大功率異步電動機使用越來越廣泛．對建筑配電設(shè)計計算提出了一些特殊的要求 例如在對有低壓大功率異步電動機的配電回路進行短路電流計算時．應(yīng)考慮電動機向短路點反饋短路電流的影響�！度嘟涣飨到y(tǒng)短路電流計算》(GB／T 15544— 1995)第12．2條指出．高壓電動機和低壓電動機對對稱短路電流初始值， 短路電流峰值i 和開斷電流，6都有影響。 《低壓配電設(shè)計規(guī)范》 (GB 50054— 95)第2．1．2條規(guī)定．驗算電器在短路條件下的通斷能力．應(yīng)采用安裝處預(yù)期短路電流周期分量的有效值．當(dāng)短路點附近所接電動機額定電流之和超過短路電流的1％ 時，應(yīng)計入電動機反饋電流的影響。下面借助計算機仿真軟件．對電動機向短路點反饋電流對短路電流有哪些影響．影響的程度有多大．在計算短路電流時應(yīng)如何考慮等問題做一分析
1 異步電動機的等值電路與仿真模型
目前．通常采用經(jīng)驗公式確定電動機對短路電流值的影響．此法只能給出在某種條件下電動機向短路點反饋電流的計算值．不能分析電動機對短路電流的影響。近年來，在電氣工程領(lǐng)域中越來越廣泛地使用Matlab這種集數(shù)學(xué)計算、分析、算法開發(fā)與發(fā)布于一體的軟件平臺．對配電系統(tǒng)進行仿真分析．為配電系統(tǒng)設(shè)計提供參考 本文也使用這一軟件分析低壓大功率異步電動機對短路電流的影響
1． 1 異步電動機的等值電路
異步電動機等值電路見圖1，其電路方程如下：
式(1)及圖1中的E．為定子繞組的感應(yīng)電勢，s 為轉(zhuǎn)差率，，。為定子電流，，：為轉(zhuǎn)子電流，， 為勵磁電流， 為電源電壓，r，為定子電阻， 。為定子電抗，rm為勵磁電阻， 為勵磁電抗，r 為轉(zhuǎn)子電阻歸算值， 為轉(zhuǎn)子電抗歸算值。
由等值電路圖可以看出．電動機正常運行時，為電源電壓．轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率s很小，接近于零；若此時電動機機端短路，等值電路中 為零．且電動機在負載轉(zhuǎn)矩的作用下減速。當(dāng)轉(zhuǎn)差率s上升至1時電動機轉(zhuǎn)速為零。在此期間，電動機將向短路點反饋電流．這個電流的大小、變化規(guī)律、衰減速度將會對短路點的短路電流產(chǎn)生影響。
1．2 仿真模型與電路參數(shù)計算
圖2為含有低壓大功率電動機的配電系統(tǒng)示意圖．其中電源至電動機的配電線路長度為Z，故障點1和故障點2為兩個短路故障點。根據(jù)圖2，在Matlab的Simulink平臺建立圖3所示的仿真模型．對不同情況下三相短路時電動機向短路點的反饋電流進行仿真分析。
模型中異步電動機的定子和轉(zhuǎn)子參數(shù)可以根據(jù)其技術(shù)數(shù)據(jù)，用工程計算法確定：
2 仿真結(jié)果分析
2．1 短路時刻對電動機向短路點反饋電流的影響
選擇電動機功率為160 kW．在電動機機端處設(shè)置短路點即故障點2．選擇不同的短路時刻．測量電動機反饋電流第一波峰值．取其中一相繪制曲線如圖4所示 從圖中可以看出．不同的短路時刻電動機反饋電流的第一波峰值大小是不一樣的．這會對短路電流起始值的大小產(chǎn)生影響 當(dāng)取配電線路f為BV一185 mm2。長度為100 m．可有表1給出的不同短路點、不同短路時刻電動機三相反饋電流峰值數(shù)據(jù) 從表1中可以看出． 不論短路時刻如何變化．三相反饋電流中必有一相接近第一波的峰值以表1中的線路末端(電動機機端)三相短路時的數(shù)據(jù)分析．三相短路時電動機反饋電流的峰值均在3 786 A以上．是第一波峰值4 058 A的93．3％ 以上 因此．在分析電動機反饋電流對短路電流影響時．可以不考慮短路時刻對電動機向短路點反饋電流的影響．而只按其反饋電流峰值考慮
2。2 不同短路點對電動機向短路點反饋電流的影響
從表1中可以看出．在配電線路的不同點發(fā)生短路時．電動機向短路點反饋電流峰值的大小是不一樣的，短路點離電動機越遠，反饋電流峰值越小 表2給出了配電系統(tǒng)分別在配電線路首端(故障點1)和配電線路末端(故障點2)發(fā)生三相短路時．160 kW電動機反饋電流峰值、短路電流峰值及穩(wěn)態(tài)短路電流有效值。從表2中可以看出，單就電動機反饋電流而言．隨短路點遠離電動機變化不是很大．100m時下降生 ×100％ =11． 38％ ，200m時下降生 }墮x 100％=23．04％。但由于隨短路點遠離電動機機端而靠近電源端．短路電流會迅速增加． 則電動機反饋電流在短路電流峰值中所占比例迅速降低．100m配電線路時．從20．23％ 下降到5．79％：而200 m配電線路時更從30．60％下降到5．14％ 這也說明在低壓對稱短路計算中．在大型異步電動機機端處進行短路計算時．應(yīng)考慮電動機反饋電流的影響．而遠離電動機而靠近電源端處的短路計算．可以不考慮電動機反饋電流的影響
2．3 電動機容量對電動機向短路點反饋電流的影響
表3給出了160 kW、132 kW、l10 kW、75 kW和55 kW 電動機在配電線路末端(故障點2)發(fā)生三相短路時．電動機向短路點反饋電流前三個波的峰值 可見電動機功率不同，短路時其向短路點反饋電流的大小也不同．電動機的功率越大．向短路點反饋的電流越大 圖5為160 kW 異步電動機機端_一相短路時反饋電流波形．可以看出．反饋電流衰減速度是很快的．一般在三個周波(0．06 S左右)振蕩衰減到峰值的一半以下．其后基本上是按指數(shù)規(guī)律衰減．在0．3～0．5 S左右衰減結(jié)束 因此可以認為在電動機機端短路時． 電動機定子反饋電流會對短路電流峰值和開斷電流產(chǎn)生影響
3 異步電動機向短路點反饋電流的計算
對于低壓異步電動機．其對短路電流峰值影響的計算公式為：
上式中，對于低壓異步電動機，K =1．3， ，是運行中電動機向短路點反饋的短路電流．其值可按《三相交流系統(tǒng)短路電流計算》中式(69)計算
表4給出了對于圖2所示配電系統(tǒng)中．電動機功率分別為160kW、132kW、110kW、75 kW 和55 kW時，按上述公式(7)計算的i 值和使用Matlab按圖3所示仿真故障點2短路時所得電動機向短路點反饋的短路電流峰值
表4中的計算結(jié)果與仿真結(jié)果之間存在一定的誤差．這主要是由于計算和計算機仿真中有些系數(shù)和參數(shù)的選擇是按理想值或平均值來選取的．但最大誤差沒有超過計算值的4％ 將電動機反饋電流峰值與額定電流相比．反饋電流峰值在數(shù)值上大約是電動機額定電流的l3～14倍。由表4可以看出，如果用這種方法估算電動機機端三相短路時向短路點反饋電流值．其與計算值的誤差在5％ 左右．基本上可以滿足工程計算的要求
4 結(jié)論
通過上述分析計算可以看出．在三相對稱短路情況下。電動機的功率、短路點距電動機機端的距離對短路電流峰值、開斷電流值有很大的影響：
a ． 當(dāng)電動機功率相同時．短路點距電動機越近，電動機向短路點反饋的短路電流越大。
b． 在短路點不變情況下．電動機的容量越大．電動機向短路點反饋的短路電流越大
c． 電動機向短路點反饋的短路電流衰減的速度是很快的
因此在計算校驗開關(guān)電器的分斷能力和動穩(wěn)定性時．其開斷電流和短路電流峰值的計算都應(yīng)計入電動機反饋短路電流的影響
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