高压电动机无功就地补偿装置开发和应用的若干问题

作者：刘乾业，赵永良，曹士杰　来源：　时间：07-07-09 15:57:32　加入收藏

4　补偿容量的选择
国家标准GB50052-1995《供配电系统设计规范》第5.0.10条规定：“接在电动机控制设备侧电容器的额定电流，不应超过电动机励磁电流的0.9倍，其馈电线截面和过电流保护装置的整定值，应按电动机一电容器组的电流确定。”上述规定与IEC标准831的规定相一致，其原因是为了防止当电动机切断电源后，尚未停止转动的过程中，由于电容器产生的自激磁造成的过电压，使电机受到损坏。
选择就地补偿装置容量Q_C的计算公式有二。
（1）按电动机的空载电流选择

式中：Q_C—补偿容量，kvar；
U—电动机额定电压，kV；
I₀—电动机空载电流，A
（2）按电动机补偿前后的功率因数选择

式中：P—电动机的额定功率，kW；
cosΦ₁—补偿前的功率因数；
cosΦ₂—补偿后的功率因数
　　两种计算方法取得的Q_C值结果往往并不一致，如按第二种方法算出的Q_C值小于第一种方法的计算结果，则以第二种方法计算结果为准，如第二种方法算出的Q_C值大于第一种方法的计算结果时，以第一种计算方法算出的结果为准，补偿率K_B＝Q_C／P。
　　对Y系列6kV三相异步电动机的补偿容量和补偿率的推荐值亦可从表3中查得。　　表3中的Q_C值是按公式（2）取cosΦ₂＝0．95时计算出来的，为了充分利用制造厂现成规格的产品，Q_C增减±2kvar对补偿结果影响不大。另外，表3中查得的数值仍应与公式（1）计算所得的Q_C值相比较，如大于公式（1）计算结果时，仍以公式（1）的计算值为准。对YR系列异步电动机亦可用表3进行Q_C值的选择，作为参考。
K_B值与电动机容量的关系：
　　电动机容量越大，其功率因数越高，则tanΦ₁值越小，K_B值也越小。例如6kV 4级的220kW电动机Q_C＝90kvar，K_B＝0．41而2000kW电动机Q_C＝500kvar，K_B＝0．25。
K_B值与电动机转速的关系：
　　极数越高则补偿率越高，以6kV500kW电动机为例，4极时Q_C＝170kvar，K_B＝0．34；6极时Q_C＝200kvar，K_B＝0．4；8极时Q_C＝250kvar，K_B＝0．50；10极时Q_C＝270kvar，K_B＝0．54；12极时Q_C＝290kavr，K_B＝0．58。

5　高压无功就地补偿的经济效益
　　高压电动机无功就地补偿的经济效益主要有以下四个方面：（1）由于提高功率因数减少的电费支出；（2）由于无功电流分量的减少，降低了电能传输的损耗；（3）有利于充分利用供电设备的容量，减少用电贴费的支出；（4）减少了电能传输产生的电压损失。其中以第1、2项为主。有关补偿设备的投资回收期，与年利用小时有关，对经常处于运行状态的水泵类设备来讲，就地补偿设备的投资回收期一般为0．5～1年左右，举两个实例加以说明：
　　（1）上海某水厂三泵站，装有6kV、630kW、8极异步电动机4台，每台装设250kvar的就地补偿电容器装置，装设后功率因数由0．8上升到0．946，电流值由48A下降为40．7A，每小时可节电58．8kW·h，每年节电5．08×10⁵ kW·h，节约电费约14万元。
　　（2）温州某水厂泵站，装有6kV、1000kW、10极异步电动机4台，每台装设400kvar的就地补偿电容装置，装设后功率因数由0．823上升到0．957，电流值由50．9A下降为32．1A，补偿后每小时可节电73．6kW·h，每年节电6．35×10⁵ kW·h，节约电费约18万元。
6防止自激磁和谐振的措施
（1）防止自激磁的措施
　　采用电容器就地补偿的电动机，切断电源后，电动机仍会在惯性作用下继续转动一段时间，此时电容器的放电电流成为激磁电流，可使电动机的磁场因自激磁而产生电压，电动机即运行于发电状态，可能导致对电机及电容器绝缘的损坏，防止的措施是：补偿设备的容性电流值应不大于电动机空载电流值的90％。
（2）防止产生谐振的措施
　　防止产生谐振的条件是：如（3）式中所示的n值为整数时，电容器将在n次谐波下产生谐振，必须加以避免。

式中：S_k—电容器安装处的短路容量，MVA；
　　Q_C—补偿电容器的容量，Mvar。

参考文献：

［1］　国家标准GB／T12497－1990三相异步电动机经济运行［S］．
［2］　国家标准GB50052－1995供配电系统设计规范［S］．

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