淺談熱電廠電機(jī)節(jié)能降耗的途徑

江煉強(qiáng)

摘 要：三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，運(yùn)行維護(hù)方便，在生產(chǎn)、生活過程中發(fā)揮著及其重要的作用。本文主要結(jié)合我廠熱電項(xiàng)目實(shí)踐，詳細(xì)地分析了熱電廠電機(jī)節(jié)能降耗工作可采取的具體途徑，并闡述了對(duì)熱電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要意義。

關(guān)鍵詞：三相異步電機(jī) 熱電廠 節(jié)能降耗

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0123-04

隨著電氣化和自動(dòng)化程度的不斷提高，對(duì)電動(dòng)機(jī)的整體運(yùn)行要求也越來(lái)越嚴(yán)格，尤其是在對(duì)電動(dòng)機(jī)各種性能的選擇上更是精細(xì)，它可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求來(lái)選擇不同種類、不同規(guī)格、不同型號(hào)的電動(dòng)機(jī)來(lái)滿足要求。而在眾多的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品當(dāng)中，三相異步電動(dòng)機(jī)有著廣泛的應(yīng)用空間，它將作為電動(dòng)機(jī)的代表有著越來(lái)越重要的地位。筆者認(rèn)為，異步電機(jī)的節(jié)能降耗主要涉及合理選擇運(yùn)行工況和如何進(jìn)行節(jié)能降耗等應(yīng)用問題，本文從七個(gè)方面來(lái)分析一下目前企業(yè)在電機(jī)節(jié)能方面所面臨的一些問題，并從中摸索如何指導(dǎo)我廠熱電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的思路。

1 采用高效電動(dòng)機(jī)

1.1 必要性

國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)在2006年至2020年的《節(jié)能中長(zhǎng)期專項(xiàng)規(guī)劃》中將電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程列為十大節(jié)能重點(diǎn)工程之一。規(guī)劃指出，目前我國(guó)各類電動(dòng)機(jī)總?cè)萘?4.2億千瓦，用電量約占全國(guó)用電量的60%、“十一五”期間要重點(diǎn)推廣高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)等產(chǎn)品，使運(yùn)行效率提高2個(gè)百分點(diǎn)，年節(jié)電200億kWh。因此，開發(fā)我國(guó)的高效電動(dòng)機(jī)是提高能源利用率的重要措施，符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。大多數(shù)的發(fā)達(dá)國(guó)家包括美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、日本等，正在強(qiáng)有力地推動(dòng)高效電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，正如他們所確信的那樣，這樣做能夠節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境。在其他一些國(guó)家里，如加拿大、墨西哥、巴西、澳大利亞、新西蘭、印度等，也已經(jīng)開始推廣高效電動(dòng)機(jī)。

1.2 高效電機(jī)的特點(diǎn)及現(xiàn)狀

根據(jù)相關(guān)研究部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，高效電動(dòng)機(jī)較普通電機(jī)平均損耗減少30%，轉(zhuǎn)矩平均高30%，體積平均縮小15%，重量平均減輕12%，高效電動(dòng)機(jī)效率曲線較平坦，負(fù)載率大于40%以上時(shí)，效率變化很小。按照美國(guó)“全國(guó)電氣設(shè)備制造商協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)”（NEMA標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定，高效電動(dòng)機(jī)要比標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)效率提高2%～6%，損耗下降20%～30%。美國(guó)通過1997年10月頒布的EPAct能源法案開始使“NEMA標(biāo)準(zhǔn)”作為最低能效標(biāo)準(zhǔn)。此外，美國(guó)還出現(xiàn)了超高效電動(dòng)機(jī)NEMA Premium，效率高于“NEMA標(biāo)準(zhǔn)”電動(dòng)機(jī)0.8～4%。“歐洲電動(dòng)機(jī)和電力電子制造協(xié)會(huì)—— 歐盟能源組織協(xié)議”對(duì)每一個(gè)規(guī)格的電動(dòng)機(jī)規(guī)定了高低兩檔效率指標(biāo)。產(chǎn)品的效率值低于低指標(biāo)的稱為eff3電動(dòng)機(jī)，介于低指標(biāo)和高指標(biāo)之間的稱為eff2電動(dòng)機(jī)（較高效率電機(jī)），高于高指標(biāo)的稱為eff1電動(dòng)機(jī)（高效率電動(dòng)機(jī)）。中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的效率規(guī)定了三個(gè)指標(biāo)，即：等級(jí)1、2、3。等級(jí)3為能效限定值，相當(dāng)于歐洲eff2標(biāo)準(zhǔn)，等級(jí)2為節(jié)能評(píng)價(jià)值，相當(dāng)于歐洲eff1標(biāo)準(zhǔn)。等級(jí)1是在等級(jí)2的基礎(chǔ)上電動(dòng)機(jī)損耗降低15%左右，效率最高。凡是達(dá)到節(jié)能價(jià)值的電動(dòng)機(jī)可稱為高效電動(dòng)機(jī)。

1.3 國(guó)產(chǎn)高效電機(jī)的選用

高效電動(dòng)機(jī)YX、Y2-E兩個(gè)系列與普通Y系列電動(dòng)機(jī)相比，雖然制造的耗銅量、耗鋁量、鐵心的硅鋼片消耗量增多，費(fèi)用有所增加，但效率高出0.58%～1.7%。YX系列電動(dòng)機(jī)是Y系列電動(dòng)機(jī)的派生產(chǎn)品，其總損耗平均較Y系列下降20%～30%，效率提高約3%。該系列電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲小、振動(dòng)小、溫升低、壽命長(zhǎng)，但價(jià)格比Y系列電動(dòng)機(jī)約高30%。對(duì)年運(yùn)行時(shí)間大于3000 h、負(fù)載率大于50%的情況，應(yīng)選用YX系列高效電動(dòng)機(jī)。高壓異步電動(dòng)機(jī)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12497-1990《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》的要求，單臺(tái)容量200 kW以下的選用低壓電動(dòng)機(jī)；容量200～355 kW之間的應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后選用高壓電動(dòng)機(jī)或低壓電動(dòng)機(jī)；容量大于355kW的選用高壓電動(dòng)機(jī)。

2 合理選擇電動(dòng)機(jī)功率和電壓等級(jí)

（1）避免長(zhǎng)時(shí)間空載運(yùn)行，空載運(yùn)行時(shí)，基波功率因數(shù)只有0.2～0.3，但吸取的無(wú)功功率約為滿載的65%左右。

（2）平均負(fù)載率β應(yīng)大于50%，70%≤β≤100%為最佳負(fù)載率。

（3）合理地選擇電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)：供電線路短：電網(wǎng)容量允許，負(fù)載小于300 kW的一般選用低壓電動(dòng)機(jī)；供電線路長(zhǎng)，電網(wǎng)容量有限，負(fù)載大于500 kW的一般選用高壓電動(dòng)機(jī)。

（4）電壓變化對(duì)異步電機(jī)性能的影響根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可總結(jié)如下（見表1）。

三相感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性取決于輸出功率與運(yùn)行電壓的合理配合。輸出功率越小，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電壓越低。對(duì)于輕載運(yùn)行的電機(jī)，適當(dāng)降低運(yùn)行電壓可提高電機(jī)效率和改善功率因數(shù)。

（5）當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載率經(jīng)常在40%以下，應(yīng)選擇定子繞組接線Δ/Y的自動(dòng)切換。以100kW異步電動(dòng)機(jī)為例，設(shè)每天有10 h負(fù)載率在40%以下，設(shè)負(fù)載率低于40%時(shí)平均負(fù)載率為30%，電動(dòng)機(jī)繞組為Δ接法，電動(dòng)機(jī)平均效率為85%左右，功率因數(shù)為0.65左右。若在負(fù)載率低于40%時(shí)，將電動(dòng)機(jī)繞組切換為Y接法，則平均負(fù)載率提高到90%，電動(dòng)機(jī)平均效率提高到93%左右，功率因數(shù)提高到0.85左右。由于電動(dòng)機(jī)效率的提高，每天節(jié)電100×0.3×（0.93-0.85）×10=24 kWh。

3 電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)電

三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，運(yùn)行維護(hù)方便，因此它使用廣泛，遍及各行各業(yè)的各個(gè)角落，在生產(chǎn)、生活過程中發(fā)揮著極其重要的作用。因此，選用經(jīng)濟(jì)、合理、高可靠性、高效的調(diào)速手段就能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。三相異步電動(dòng)機(jī)可采用多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。根據(jù)電機(jī)調(diào)速經(jīng)典公式可知，調(diào)速方式大致可通過改變磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)p，轉(zhuǎn)差率S，電源頻率f 都可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n。因此，其調(diào)速方法有變極調(diào)速，變轉(zhuǎn)差率調(diào)速及變頻調(diào)速三種。

3.1 變極調(diào)速

變極調(diào)速是改變定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)其定子通常裝有1～2套三相交流繞組，可獲得2～4種成倍數(shù)的轉(zhuǎn)速，只能有級(jí)調(diào)速，而且等級(jí)有限。因此，三相異步電動(dòng)機(jī)本省調(diào)速性能差。但具有接線簡(jiǎn)單、控制方便、價(jià)格低；可以與調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用，獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。該方法適用于不需要無(wú)級(jí)調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、升降機(jī)等。

3.2 變頻調(diào)速方法

變頻調(diào)速是通過改變定子電源頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。變頻器實(shí)質(zhì)上是一種頻率可調(diào)的交流電源裝置，在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在水泥生產(chǎn)中，三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速逐步替代了直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式。目前國(guó)內(nèi)大都使用交-直-交變頻器，主要具有調(diào)速平滑，啟動(dòng)電流小，運(yùn)行平穩(wěn)；效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗；應(yīng)用范圍廣，可用于籠型異步電動(dòng)機(jī)；調(diào)速范圍大，特性硬，精度高；技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)高，維護(hù)檢修困難等特點(diǎn)。對(duì)于流量變化的離心式風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載均具有轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比、功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比的機(jī)械特性。當(dāng)流量變化時(shí)，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可使軸上功率大大減小，從而獲得顯著的節(jié)電效益。

當(dāng)風(fēng)量與轉(zhuǎn)速下降到額定值的80%時(shí)，風(fēng)機(jī)功率降低到額定功率的51%；當(dāng)風(fēng)量和轉(zhuǎn)速下降到額定值的60%時(shí)，風(fēng)機(jī)功率則降低到額定值的21%。對(duì)于變頻器電壓選擇的問題，500 V以下小于300 kW的一般可選用低壓變頻器，3 kV以上大于500 kW一般選用高壓變頻器，300 kW～500 kW的，高、低壓變頻器都可以使用，低壓電網(wǎng)短路容量大的可選低壓變頻，低壓短路容量小的可選高壓變頻器。另外，變頻器持續(xù)低于25 Hz運(yùn)行時(shí)會(huì)導(dǎo)致冷卻風(fēng)扇風(fēng)量不足，1/2轉(zhuǎn)速運(yùn)行，輸出轉(zhuǎn)矩降10%，1/3轉(zhuǎn)速運(yùn)行，輸出轉(zhuǎn)矩降20%；電磁噪聲和高次諧波含量增大等不利影響。對(duì)于工作頻率大于50 Hz；工作頻率小于10 Hz，長(zhǎng)期工作，負(fù)載較大；調(diào)速比大于10，且變化頻繁；調(diào)速比較大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，工作周期短，正反交替要求實(shí)現(xiàn)能量回饋制動(dòng)的工作方式建議使用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。

3.3 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

（1）繞線式異步電動(dòng)機(jī)串電阻調(diào)速。

在繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中通過滑環(huán)串接一只可變電阻器，增加轉(zhuǎn)子電阻式轉(zhuǎn)子電流減小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩也隨之下降，同時(shí)也產(chǎn)生反轉(zhuǎn)矩，當(dāng)反轉(zhuǎn)矩等于轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)便以某一轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行，在串接不同的電阻，改變了轉(zhuǎn)差率來(lái)達(dá)到調(diào)速的母的。繞線式轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻就是降低激磁電流，轉(zhuǎn)速下降，只能降速，不能提速。此方法設(shè)備簡(jiǎn)單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性較軟。

（2）變定子電壓調(diào)速。

當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)定子與轉(zhuǎn)子回路的參數(shù)為恒定時(shí)，在一定的轉(zhuǎn)差率下，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與加在其定子繞組上電壓的平方（即輸入電壓）成正比，因此，改變電動(dòng)機(jī)的定子電壓就可改變其機(jī)械特性的函數(shù)關(guān)系，從而改變電動(dòng)機(jī)在一定輸出轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動(dòng)機(jī)難以應(yīng)用。為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動(dòng)機(jī)，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動(dòng)機(jī)，或者在繞線式電動(dòng)機(jī)上串聯(lián)頻敏電阻。目前常用的調(diào)壓方式有串聯(lián)飽和電抗器、自耦變壓器以及晶閘管調(diào)壓等幾種。晶閘管調(diào)壓方式為最佳。調(diào)壓調(diào)速的特點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；調(diào)壓過程中轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱形式消耗在轉(zhuǎn)子電阻中，效率較低，一般適用于100 kW以下的生產(chǎn)機(jī)械。

（3）串級(jí)調(diào)速。

串級(jí)調(diào)速作為異步電動(dòng)機(jī)十分經(jīng)典的調(diào)速方法之一，長(zhǎng)期以來(lái)人們進(jìn)行了大量研究與實(shí)踐。近年，隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用，串級(jí)調(diào)速技術(shù)產(chǎn)生飛躍的發(fā)展，在高壓大中型電動(dòng)機(jī)節(jié)能調(diào)速應(yīng)用方面以其控制電壓低、控制功率小，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，節(jié)電率高而展現(xiàn)出光明的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)串級(jí)調(diào)速是將電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路通過串級(jí)調(diào)速控制裝置及逆變變壓器與電網(wǎng)連接。為了便于在轉(zhuǎn)子回路中串入合適的附加電勢(shì)，往往將轉(zhuǎn)子交流整流成直流，在直流回路中串入可變直流電勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。裝置將轉(zhuǎn)子三相交流整流成直流并平波后，由有源逆變器提供串入的直流反電勢(shì)同時(shí)將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差功率再逆變?yōu)楣ゎl交流，通過逆變變壓器回饋至電網(wǎng)吸收。由于傳統(tǒng)串級(jí)調(diào)速是通過調(diào)整逆變器的逆變角（移相觸發(fā)）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)等效反電勢(shì)的調(diào)節(jié)的。這種移相觸發(fā)的方法存在著功率因數(shù)低及可靠性差的缺點(diǎn)。現(xiàn)代串級(jí)調(diào)速則把逆變角固定下來(lái)并設(shè)在最小值，產(chǎn)生一恒定的附加直流反電勢(shì)，等效電勢(shì)大小的調(diào)節(jié)由斬波器來(lái)完成。通過調(diào)節(jié)斬波器導(dǎo)通時(shí)間與斬波周期的比率（即占空比或PWM調(diào)制脈寬），來(lái)改變串入轉(zhuǎn)子回路的等效電勢(shì)的大小，從而改變轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)差率，達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的?，F(xiàn)代串級(jí)調(diào)速技術(shù)具有調(diào)速范圍寬，無(wú)級(jí)，平滑；具有良好的硬機(jī)械特性；電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)施加控制，控制電壓低，變流裝置控制容量小，總控制容量?jī)H為電機(jī)額定容量的14.815%；自身功耗小，諧波分量小，系統(tǒng)簡(jiǎn)單等突出的優(yōu)點(diǎn)。

（4）電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速。

電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)由籠型電動(dòng)機(jī)、電磁轉(zhuǎn)差離合器和直流勵(lì)磁電源（控制器）三部分組成。直流勵(lì)磁電源功率較小，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導(dǎo)通角，可以改變勵(lì)磁電流的大小。運(yùn)行時(shí)，電磁調(diào)速電機(jī)部分是全速運(yùn)行的，輸出軸部分是通過電磁調(diào)速器調(diào)節(jié)改變可控硅的導(dǎo)通角，使輸出直流電壓的高低被改變，即控制了滑差離合器（與輸出軸相連）的激磁電流，滑差離合器的轉(zhuǎn)速隨著激磁電流（耦合）的改變而改變。電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特點(diǎn)主要為裝置結(jié)構(gòu)及控制線路簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維修方便；調(diào)速平滑、無(wú)級(jí)調(diào)速，對(duì)電網(wǎng)無(wú)諧影響等特點(diǎn)，本方法適用于中、小功率，要求平滑動(dòng)、短時(shí)低速運(yùn)行的生產(chǎn)機(jī)械。

（5）液力耦合器調(diào)速。

液力耦合器是一種利用液體介質(zhì)傳遞轉(zhuǎn)速得機(jī)械設(shè)備，通過連續(xù)改變液體的壓力來(lái)進(jìn)行調(diào)速。壓力越大，輸出轉(zhuǎn)速越高。這是高壓電機(jī)領(lǐng)域中最傳統(tǒng)的調(diào)速方式，但這種方式能耗大，效率低。原因是存在嚴(yán)重的耦合損失和轉(zhuǎn)差損失。耦合損失是由于液壓油內(nèi)摩擦造成的，轉(zhuǎn)差損失是由于調(diào)速時(shí)輸出軸和輸入軸存在轉(zhuǎn)差造成的。這種損失隨轉(zhuǎn)差的增加而上升，即效率η=1-S，其中S為轉(zhuǎn)差率，這兩部分都轉(zhuǎn)為熱量消失。另外，受執(zhí)行機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)限制，調(diào)速精度差，同時(shí)還存在嚴(yán)重的非線性，只在15%-85%之間調(diào)節(jié)線性區(qū)，但存在在增速與減速間逆差間隙，造成自動(dòng)系統(tǒng)很難投入運(yùn)行。并且需要一整套油系統(tǒng)，維護(hù)工作量大。對(duì)于風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速平方率變化，原傳動(dòng)輸入功率則轉(zhuǎn)速的平方率降低，損耗功率相對(duì)小一些，但輸出功率是按轉(zhuǎn)速得立方率減小，調(diào)速效率仍然很低。液力耦合器的調(diào)速平均效率在50%左右。

4 降低電動(dòng)機(jī)的基波與諧波損耗

式中：為電動(dòng)機(jī)總耗損；

為基波電壓；諧波電壓；

為基波電流；諧波電流；

為空載損耗系數(shù)，；

為等效電動(dòng)機(jī)銅損電阻，

由上式可看出：就地?zé)o功補(bǔ)償，降低無(wú)功電流，可以降低電動(dòng)機(jī)的基波損耗；減少諧波電壓和負(fù)載諧波電流，選取高效電機(jī)，可降低電動(dòng)機(jī)的諧波損耗。

5 減小三相電壓不平衡度

電動(dòng)機(jī)的負(fù)序阻抗為正序阻抗的1.8～3.5倍，若電網(wǎng)三相電壓不平衡度εU=2%，則負(fù)序電流εI=3.6%～7%。負(fù)序電流產(chǎn)生使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，降低電動(dòng)機(jī)的輸出功率。按照GB/T三相電壓不平衡的要求，供電電壓的三相不平衡度應(yīng)不大于1.3%。

6 降低電動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度

銅繞組

鋁繞組

式中：

7 電動(dòng)機(jī)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

電機(jī)功率因數(shù)降低原因可能由如下原因造成。

①電機(jī)安裝問題。

氣隙調(diào)整不均，空載電流增大，功率因數(shù)降低。

中心定位不準(zhǔn)，電機(jī)竄動(dòng)引起磁場(chǎng)變化，使空載電流增大，功率因數(shù)降低。

②電壓質(zhì)量問題。

電壓過高，鐵芯飽和，空載電流增大，功率因數(shù)降低。

電壓過低，對(duì)于恒負(fù)載電機(jī)，轉(zhuǎn)差率上升，功率因數(shù)降低。

③電機(jī)輕載運(yùn)行。

空載時(shí)，功率因數(shù)0.2～0.3。

額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)0.7～0.9。

輕載運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)0.3～0.7。

④電機(jī)啟動(dòng)。

電機(jī)啟動(dòng)電流是額定電流的3～8倍，功率因數(shù)為0.15～0.30。

電機(jī)功率因數(shù)低的危害主要表現(xiàn)在增加變壓器和線路損耗，使線路末端電壓降低，影響供電質(zhì)量。當(dāng)無(wú)功波動(dòng)較大時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償裝置則由若干支路濾波器組成，并根據(jù)無(wú)功大小自動(dòng)控制各支路濾波器的投切。無(wú)功波動(dòng)越大，濾波支路越多，在滿足無(wú)功波動(dòng)時(shí)不過補(bǔ)和功率因數(shù)達(dá)到要求的前提下，濾波支路越少越好，自動(dòng)投切頻度越低越好。（見圖1）

8 結(jié)論

積極發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)是節(jié)約能源、改善環(huán)境質(zhì)量的有效措施，由于熱電廠熱效率均能超過常規(guī)火電廠的熱效率一倍以上，那么熱電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主要表現(xiàn)在有效節(jié)能上，節(jié)能思想應(yīng)貫穿在熱電廠的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理等各方面，那么對(duì)于電機(jī)節(jié)能降耗的考慮在我廠熱電項(xiàng)目中也得到了很好的應(yīng)用。首先，項(xiàng)目設(shè)計(jì)綜合廠用電率為18.20%，供熱廠用電率為7.82 kWh/GJ，發(fā)電廠用電率為3.77%。電氣主接線為擴(kuò)大單元接線，兩臺(tái)25 MW發(fā)電機(jī)組并列接至63 MVA主變，通過110 kV向外送電。廠用電系統(tǒng)采用10 kV中性點(diǎn)非有效接地方式，兩臺(tái)機(jī)組各自帶一段10 kV廠用電，中間通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行兩段母線的聯(lián)絡(luò)。項(xiàng)目200 kW以上的主要工藝電機(jī)都采用10 kV電源，并按照實(shí)際工藝負(fù)荷要求分配在兩端廠用電母線上，盡可能地提高了電機(jī)的負(fù)荷率。同時(shí)在電機(jī)選擇和調(diào)速方式的問題上，給水泵電機(jī)（1600 kW）采用了湘潭電機(jī)YX系列高效電機(jī)，采用了液力耦合器調(diào)速，主要考慮啟動(dòng)性能的問題；送風(fēng)機(jī)（315 kW）調(diào)速范圍較廣，采用了高壓變頻調(diào)速方式，并配套采用了湘潭電機(jī)高效變頻電機(jī)；引風(fēng)機(jī)（630 kW）調(diào)速范圍較窄，采用了內(nèi)饋式斬波串級(jí)調(diào)速方式，并配套采用了湘潭電機(jī)高效內(nèi)饋電機(jī)等，基本做到了按需規(guī)劃電機(jī)的運(yùn)行工況及調(diào)速方式，并盡可能考慮以后運(yùn)行維護(hù)的方便。由于發(fā)電機(jī)本身也是一個(gè)無(wú)功電源，所以在無(wú)功補(bǔ)償方面基本可以滿足要求。盡管我們提前做了一些工作，但是真正做到電機(jī)的節(jié)能降耗還在于以后加強(qiáng)生產(chǎn)管理，嚴(yán)格能源管理來(lái)實(shí)現(xiàn)降低廠用電率的要求。雖然熱電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不僅僅表現(xiàn)在異步電機(jī)的節(jié)能降耗上，還可以從改善燃煤質(zhì)量，降低制粉系統(tǒng)單耗，提鍋爐燃燒效率，提高汽輪機(jī)效率，改善蒸汽質(zhì)量和增加熱用戶等方面去實(shí)現(xiàn)，但至少它是一條重要的實(shí)現(xiàn)途徑也是我們應(yīng)該重視的一項(xiàng)工作，對(duì)于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也有很大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王兆安.諧波抑制和無(wú)功功率補(bǔ)償[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

[2] 李發(fā)海等編著.電機(jī)學(xué)[M].2版.北京：科學(xué)出版社，1991.

[3] 范紹彭.電氣運(yùn)行[M].2版.中國(guó)電力出版社，2012.