（中广核核电运营有限公司 518124）
摘要：本文详细阐述核电站CAR系统直流电机的系统设计、电源配置及启动过程，对直流电机的机械特性和启动条件进行了细致分析，开展了串电阻分级降压启动的过程分析，并通过理论计算得出串电阻分级的级数及最佳阻值，完成CAR系统直流电机启动过程优化的分析。
关键字：直流电机；串电阻启动；分级降压；
核电站CAR系统即汽轮机应急喷淋系统，采用230VDC直流电机带载，该设备对电站的安全运行起到至关重要作用。然而由于系统设计原因，CAR系统直流电机上游直流电源配电盘容量相对较小，而启动电流却较大，导致启动期间上游直流配电盘发出低电压、蓄电池放电报警信号，严重影响到汽轮机排气喷淋系统的安全稳定运行。为减小CAR直流电机启动时对上游直流电源的冲击以及提高系统运行可靠性，本文从直流电机启动过程优化方面探讨解决方案。
1 CAR电机的系统设计
1.1 CAR系统功能及电源配置
当汽轮发电机组启动、停运或低负荷（小于40MW时）运行时，鉴于低压缸出口蒸汽流量、压力均比较低，导致低压缸排汽不畅，从而引起汽轮机磨擦损失、鼓风损失产生热量不能及时被汽流带走，造成低压缸末级叶片处出现排汽再循环，使排汽温度和未级叶片温度上升，有可能造成低压缸末级叶片发生损坏。为消除上述现象，核电站从设计上增加了CAR系统，即汽轮机排气口喷淋系统，设计功能为当汽轮机启停或低负荷时，能以最大流量提供持续两分钟的喷水。
CAR系统包括三台直流电动机，总功率为52.4KW，额定电流和为264.7A（含两台小直流风机），启动时三台直流电机会同时启动。上游供电电源为230VDC直流系统，该直流供电系统为单台充电器+蓄电池设计方式，充电器设计容量为162A，蓄电池设计容量为3000Ah。当该直流供电系统电压低于230V时，延时一分钟后就会发出蓄电池放电报警和充电器故障报警。
1.2 CAR系统电机启动情况
CAR系统电机启动采用三级串电阻启动，三级电阻总和R1+R2+R3=0.4065Ω，其中R2和R3的切除时间分别为1.5s和3s。在CAR直流电机启动时，启动电流峰峰值最大可达493A，此时由于上游直流配电系统的充电器输出电流已经不足以维持该电机的正常启动，必须通过蓄电池放电来辅助其启动，故而会引起蓄电池放电报警和充电器故障报警，进而对整个直流供电系统产生冲击，若此时该直流供电系统下的其它负荷需要应急启动时就会受到严重影响。
1.3 问题引出
综上，目前CAR系统电机存在的问题主要是：该系统直流电机启动时，启动电流过大，直接影响到上游直流配电系统的稳定性。因此，本文欲从直流电机启动过程进行分析探讨，得出CAR系统电机启动的优化方案。
2直流电机的机械特性及启动条件
优化计算完成，通过计算可知若将启动电流限制在400A，切换电流限制在285A，需采用7级启动方式。启动电阻的值，从第一级到第七级，分别为0.0228Ω，0.0315Ω，0.0434Ω，0.0599Ω，0.0827Ω，0.114Ω，0.157Ω。
4 总结
需要提醒的是，此次优化分析忽略了电枢电感的影响，在电阻切除时刻，电流发生阶跃变化，如果考虑电枢电感对电流阶跃变化的阻碍作用，实际的启动特性中电流由切换电流变化到最大时会变慢，对整个启动过程的影响较小。在实际工业应用场合，还需要考虑启动级数增加带来的设备投资以及维护成本的增加。
总的来说，本文根据CAR系统直流电动机启动冲击电流大的实际情况，通过对直流电动机的启动条件、机械特性以及电枢回路串电阻的启动过程进行理论分析，计算得出改善其启动冲击电流的最佳理论方案，优化了该直流电机的启动过程，为核电站后续同类系统及同类设计中直流电动机的优化启动提供了重要的借鉴和参考价值。
参考文献
[1]《电机学》胡虔生，胡敏强编著.—北京：中国电力出版社，2005.
[2]《电机与拖动》刘锦波.北京：清华大学出版社，2006.
[3]《电机与拖动基础》李发海，王岩编著.北京：清华大学出版社，1994
论文作者:王露曦,李蔚蔚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/9
标签：直流电机论文; 系统论文; 电流论文; 电阻论文; 过程论文; 汽轮机论文; 电机论文; 《电力设备》2018年第12期论文;