无功就地补偿解析(三)

一、无功就地补偿

因电容器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。

(2)　有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制 设备的使用寿命。

无功就地补偿容量可以根据以下经验公式确定：

Q≤ U I0

式中：Q——无功补偿容量(kvar)

U——电动机的额定电压(V)

I0——电动机空载电流(A)

电动机无功功率就地补偿，并在宣贯材料中提出11KW及以上电动机应进行无功功率就地补偿。

异步电动机无功功率就地补偿前后的有功功率、无功功率及相应电流向量

二、电动机无功补偿分析

电动机无功功率就地补偿技术是国家推广的一项节电项目。大力推广这一新技术,对节能具有十分重要的意义。在煤矿井下,由于低压供电负荷距离变压器较远,采用电动机无功功率就地补偿技术除了节约电能外,还可降低线路压降、使电动机易于起动。

2.1电动机就地补偿容量的选择

电动机就地补偿容量的选择,一般应以空载时补偿其功率因数至1为宜,不能以负荷情况计算。因为以空载情况补偿,则满载时仍为滞后。若以负荷情况补偿至cos=1,空载(或轻载)时势必过补偿(即功率因数超前)。过补偿的电动机在切断电源后,由于电容器之放电供给电动机以励磁,能使仍在旋转的电动机成为感应发电机,而使电压超出额定电压好多倍,对电动机的绝缘和电容器的绝缘都不利。

因此,感应电动机就地补偿的电容器容量可由下式确定:

QC≤1.732UNI0

式中:QC—就地补偿电容器的三相总容量,kW;

UN—电动机的额定电压,kV;

I0—电动机的空载电流,A。

防止电动机产生自激的电容器容量可按下式选用:

QC=0.9×1.732UNI0=1.5588UNI0

　　就地补偿电容器容量选择的主要参数是电动机的励磁电流,因为不使用电容器可以造成电动机自激是选用电容器容量的必要条件。由于电动机的功率因数与负载率、极数和容量有很大关系,负载率越低,功率因数越低;极数越多,功率因数也越低;同时,容量越小,功率因数也越低。电动机电容器制造厂订做6.9kV标称电压的高压电容器和0.45kV标称电压的低压电容器。

三、就地补偿的接线方式

3.1直接起动和降压起动的电动机的补偿接线

对直接起动或以变阻器、电抗器、自耦变压器起动的高低压三相异步电动机,电动机无功功率就地补偿装置的电容器可以直接和它的出线端子相连接,电容器和电动机之间不需要装设任何开关设备。当电动机和电源脱离之后其绕组即为电容器放电电阻,因此不必专设电容器的放电装置。高压电动机的就地补偿装置,一般串联接入6%容抗值的三相电抗器,以防止高频谐波共振对电容器造成的损害。

3.2星—三角起动器起动的电动机的补偿接线

对于采用星—三角起动器起动的异步电动机,最好采用三台单相电容器,每台电容器直接并联在电动机每相绕组的两个端子上,使电容器的接法总是和电动机绕组的接法相一致,电容器和电动机之间也不需要装设开关设备。

3.3起动困难的低压电动机的补偿接线

煤矿井下低压电动机经常因供电距离太远造成起动困难,这时可以采用电动机无功功率就地补偿技术,为了提升负载端电压,可以适当增加补偿电容器的容量,当电容器的容量达到一定数量时(即过补偿),负载端的电压有可能达到或超过电源电压。当然,正常使用时不必要做到负载端的电压达到电源电压,否则线路有功损耗将增大。为了避免造成电动机的自激,电容器组使用单独的真空接触器控制,真空接触器由电动机控制接触器的辅助接点控制通断,当电动机脱离电源时电容器也脱离电动机。电容器组应设专用放电电阻或AD15型长寿节能电容放电信号灯。

四、异步电动机无功功率就地补偿

无功就地补偿量的计算公式

其中: P为电机实际负载下的有功功率

　　，为实际负载下的功率因数，

　　为补偿后要求达到的功率因数。

在无实测数据的情况下，可利用电动机额定电压下的空载电流进行计算

补偿前的电动机有功功率为P，无功功率为Q，有功电流为

　　，无功电流为

　　，合成后的线路电流为

　　，功率因数为cosφ1，现异步电动机无功就地补偿容量为Qc，电容电流为

　　，则补偿后的无功电流为

　　，补偿后的无功功率Q2=Q1-Qc，合成后的电流为

　　，功率因数为cosφ2。从图中可以看出，补偿后的线路电流减小了，线路损耗就相应减小了，达到了节电目的，同时功率因数cosφ2也比补偿前提高了，其值为：

五、无功补偿容量的确定

1．用电能平衡测试仪测取运行中三相异步电动机的输入功率和功率因数，如要提高到cosφ2，则无功功率补偿容量为：

Qc=P1(tgφ1- tgφ2) Kvar

P1为异步电动机的输入功率 KW

2. 按异步电动机空载电流的计算方法确定

异步电动机在无功补偿后，如切断电源，电动机由于惯性要继续运转一段时间，此时电容器放电电流就成为电动机的励磁电流，如补偿容量过大，就会使电动机产生自激励，电动机变为发电机，会产生过高的励磁电压，对电容器产生破坏作用。所以为避免电动机自激，电容器补偿容量还应满足下式：

　　Kvar

式中：UN—异步电动机的额定电压 KV

I0—异步电动机的空载电流， A

对于某些异步电动机，其空载电流I0查不到，则用推荐公式计算：

　　A

式中：IN—异步电动机的额定电流 A

cosФN—异步电动机的额定功率因数

总结：无功就地补偿技术具有投资少，节电效果显著的优点，但无功就地补偿是有条件的，它适用于负荷容量较大、 连续运行且供电距离较远的场合;对于负荷容旦较小、非连续运行且供电较近(即供电电压较高)的场合不适用。