高壓電動機(jī)無功就地補(bǔ)償裝置開發(fā)和應(yīng)用的若干問題

1、高壓電動機(jī)無功就地補(bǔ)償裝置開發(fā)和應(yīng)用的若干問題來源：湘潭電機(jī)廠 從實(shí)踐出發(fā)，介紹高壓電動機(jī)無功就地補(bǔ)償裝置的應(yīng)用情況、量化分析，并就補(bǔ)償裝置的選擇、成套裝置的電氣接線和配套設(shè)備、節(jié)能及經(jīng)濟(jì)效益分析、防止諧振和電機(jī)自激磁等問題加以研討。 關(guān)鍵詞：高壓 無功功率 就地補(bǔ)償 開發(fā) 應(yīng)用 1前言電動機(jī)無功就地補(bǔ)償是一項重要的節(jié)能措施，低壓異步電動機(jī)的就地補(bǔ)償技術(shù)以三機(jī)一泵（風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、球磨機(jī)和水泵）為重點(diǎn)，在我國已較為廣泛地推廣應(yīng)用，并取得良好節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益，是實(shí)施國家標(biāo)準(zhǔn)GBT124971990三相異步電動機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，推動節(jié)能工作的一項重要措施。高壓電動機(jī)的額定容量較大，年運(yùn)行小時數(shù)較多，

2、如實(shí)施無功就地補(bǔ)償，則節(jié)能效果更為顯著，但就國內(nèi)目前情況來看，還處于剛起步階段，方興未艾。為此，對高壓異步電動機(jī)的無功功率就地補(bǔ)償問題進(jìn)行一次調(diào)研分析和研究，實(shí)屬十分必要。這項新技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，必將獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。2應(yīng)用狀況量化分析國家標(biāo)準(zhǔn)GBT124971990三相異步電動機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行第51條對電動機(jī)，額定電壓的選擇規(guī)定：單臺容量在200kW以下時，選用低壓異步電動機(jī)；容量在200355kW之間，如條件許可，宜選用高壓異步電動機(jī)；容量在355kW以上時必需選用高壓異步電動機(jī)。高壓異步電動機(jī)價格高，控制設(shè)備昂貴，但效率和功率因數(shù)較高，低壓異步電動機(jī)及控制設(shè)備的價格便宜，但損耗較大，電能

3、利用率低。國產(chǎn)Y系列6kV三相異步電動機(jī)的容量為2202000kW，因此高壓就地補(bǔ)償裝置亦在上述范圍內(nèi)相應(yīng)加以考慮。為了從實(shí)際出發(fā)進(jìn)行量化分析，我們調(diào)查了現(xiàn)場中實(shí)際使用的229組高壓無功就地補(bǔ)償裝置，其結(jié)果量化分析如下：（1）229組高壓就地補(bǔ)償裝置中6kV電壓等級的80組占35，10kW電壓等級的149組占65。（2）按使用高壓就地補(bǔ)償裝置的行業(yè)分：用于自來水公司及引水工程泵站154組占67，水泥企業(yè)25組占11，鋼鐵企業(yè)11組占5，造紙企業(yè)5組占2，化工企業(yè)4組占17，采礦企業(yè)3組占13，其它27組占12。（3）按高壓就地補(bǔ)償裝置的單組容量分：75700kvar的226組，其中以100、1

4、50、200、250、300kvar五個容量等級使用最為廣泛，共占總共229組的726。非標(biāo)的大容量組3組，其中：1200kvar的一組，1400kvar的2組。各不同單組容量的組數(shù)及所占比例，見表1。3電氣接線和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用于無功就地補(bǔ)償?shù)母邏翰⒙?lián)電容器裝置的結(jié)構(gòu)十分簡單，其電氣接線如圖1所示，為了節(jié)約柜體的空間，盡量選用帶內(nèi)部放電電阻的三相并聯(lián)電容器，由于補(bǔ)償裝置與電動機(jī)繞組直接相連接，以電動機(jī)繞組作為切斷后的放電裝置，不需另行附裝放電線圈。用戶可根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)的條件，選擇所需的配套設(shè)備。在被調(diào)查的229組補(bǔ)償裝置中，有84組帶113的串聯(lián)電抗器L，占總組數(shù)的367。小容量的干式電抗器可裝于補(bǔ)

5、償箱內(nèi)，油浸式串聯(lián)電抗器則裝于箱外。附裝氧化鋅避雷器的補(bǔ)償裝置有71組，占總組數(shù)的31。附裝電流互感器和電流表的補(bǔ)償裝置有87組，占總組數(shù)的38。就地補(bǔ)償裝置也可以根據(jù)實(shí)際需要，同時選擇兩種或三種的上述配套設(shè)備。某公司帶串聯(lián)電抗器的就地補(bǔ)償箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面圖如圖2所示，其外形尺寸見表2。就是補(bǔ)償裝置和電動機(jī)之間不再裝設(shè)開關(guān)設(shè)備，為了顯示其運(yùn)行狀態(tài)，均裝有高壓帶電顯示裝置，其顯示器和電流表裝于相面。4補(bǔ)償容量的選擇國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-1995供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范第5.0.10條規(guī)定：“接在電動機(jī)控制設(shè)備側(cè)電容器的額定電流，不應(yīng)超過電動機(jī)勵磁電流的0.9倍，其饋電線截面和過電流保護(hù)裝置的整定值，應(yīng)

6、按電動機(jī)一電容器組的電流確定。”上述規(guī)定與IEC標(biāo)準(zhǔn)831的規(guī)定相一致，其原因是為了防止當(dāng)電動機(jī)切斷電源后，尚未停止轉(zhuǎn)動的過程中，由于電容器產(chǎn)生的自激磁造成的過電壓，使電機(jī)受到損壞。選擇就地補(bǔ)償裝置容量QC的計算公式有二。（1）按電動機(jī)的空載電流選擇式中：QC補(bǔ)償容量，kvar；U電動機(jī)額定電壓，kV；I0電動機(jī)空載電流，A（2）按電動機(jī)補(bǔ)償前后的功率因數(shù)選擇式中：P電動機(jī)的額定功率，kW；cos1補(bǔ)償前的功率因數(shù)；cos2補(bǔ)償后的功率因數(shù)兩種計算方法取得的QC值結(jié)果往往并不一致，如按第二種方法算出的QC值小于第一種方法的計算結(jié)果，則以第二種方法計算結(jié)果為準(zhǔn)，如第二種方法算出的QC值大于第一種

7、方法的計算結(jié)果時，以第一種計算方法算出的結(jié)果為準(zhǔn)，補(bǔ)償率KBQCP。對Y系列6kV三相異步電動機(jī)的補(bǔ)償容量和補(bǔ)償率的推薦值亦可從表3中查得。表3中的QC值是按公式（2）取cos2095時計算出來的，為了充分利用制造廠現(xiàn)成規(guī)格的產(chǎn)品，QC增減±2kvar對補(bǔ)償結(jié)果影響不大。另外，表3中查得的數(shù)值仍應(yīng)與公式（1）計算所得的QC值相比較，如大于公式（1）計算結(jié)果時，仍以公式（1）的計算值為準(zhǔn)。對YR系列異步電動機(jī)亦可用表3進(jìn)行QC值的選擇，作為參考。KB值與電動機(jī)容量的關(guān)系：電動機(jī)容量越大，其功率因數(shù)越高，則tan1值越小，KB值也越小。例如6kV 4級的220kW電動機(jī)QC90kvar，

8、KB041而2000kW電動機(jī)QC500kvar，KB025。KB值與電動機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系：極數(shù)越高則補(bǔ)償率越高，以6kV500kW電動機(jī)為例，4極時QC170kvar，KB034；6極時QC200kvar，KB04；8極時QC250kvar，KB050；10極時QC270kvar，KB054；12極時QC290kavr，KB058。5高壓無功就地補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益高壓電動機(jī)無功就地補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益主要有以下四個方面：（1）由于提高功率因數(shù)減少的電費(fèi)支出；（2）由于無功電流分量的減少，降低了電能傳輸?shù)膿p耗；（3）有利于充分利用供電設(shè)備的容量，減少用電貼費(fèi)的支出；（4）減少了電能傳輸產(chǎn)生的電壓損失。其中以

9、第1、2項為主。有關(guān)補(bǔ)償設(shè)備的投資回收期，與年利用小時有關(guān)，對經(jīng)常處于運(yùn)行狀態(tài)的水泵類設(shè)備來講，就地補(bǔ)償設(shè)備的投資回收期一般為051年左右，舉兩個實(shí)例加以說明：（1）上海某水廠三泵站，裝有6kV、630kW、8極異步電動機(jī)4臺，每臺裝設(shè)250kvar的就地補(bǔ)償電容器裝置，裝設(shè)后功率因數(shù)由08上升到0946，電流值由48A下降為407A，每小時可節(jié)電588kW·h，每年節(jié)電508×105 kW·h，節(jié)約電費(fèi)約14萬元。（2）溫州某水廠泵站，裝有6kV、1000kW、10極異步電動機(jī)4臺，每臺裝設(shè)400kvar的就地補(bǔ)償電容裝置，裝設(shè)后功率因數(shù)由0823上升到0957，電流值由509A下降為321A，補(bǔ)償后每小時可節(jié)電736kW·h，每年節(jié)電635×105 kW·h，節(jié)約電費(fèi)約18萬元。6防止自激磁和諧振的措施（1）防止自激磁的措施采用電容器就地補(bǔ)償?shù)碾妱訖C(jī)，切斷電源后，電動機(jī)仍會在慣性作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動一段時間，此時電容器的放電電流成為激磁電流，可使電動機(jī)的磁場因自激磁而產(chǎn)生電壓，電動機(jī)即運(yùn)行于發(fā)電