高壓電動(dòng)機(jī)的就地補(bǔ)償容量的計(jì)算和分析

【摘要】鄯善原油首站以動(dòng)力用電為主，動(dòng)力用電自身感性負(fù)荷大，造成線路功率因數(shù)降低。用戶為提高用電單位的自然功率因數(shù)，應(yīng)采用無功補(bǔ)償。本文以首站6kV輸油泵主泵西門子電機(jī)為例，講述無功補(bǔ)償?shù)男Ч?。通過安裝無功補(bǔ)償柜，電機(jī)的功率因數(shù)從0.87提高到0.942，視在功率也從2856kvar減小到2637kvar。由此計(jì)算出全站無功補(bǔ)償總?cè)萘?，了解電機(jī)無功補(bǔ)償裝置在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。本文最后介紹一些無功補(bǔ)償涉及的相關(guān)問題。

【關(guān)鍵詞】無功補(bǔ)償；功率因數(shù)；經(jīng)濟(jì)效益

1、電動(dòng)機(jī)的補(bǔ)償容量計(jì)算和分析

1.1電機(jī)和無功補(bǔ)償柜的設(shè)備參數(shù)。以首站6kV輸油泵主泵西門子電機(jī)為例講無功補(bǔ)償效果。Y04405電機(jī)的視在功率S，單位為VA；電機(jī)的有功功率P1單位為W電機(jī)的設(shè)計(jì)功率為PN；無功功率Q，單位為VAr。

電機(jī)工作時(shí)有功無功功率、無功功率和總功率之間的關(guān)系如下：

電機(jī)功率的計(jì)算：

無功補(bǔ)償柜目的作用為：1.功率因數(shù)提高到0.95左右，降低無功電流，節(jié)電效果明顯，減少電費(fèi)開支；2.改善供電質(zhì)量，提高電氣設(shè)備的正常出力，增加企業(yè)供配電系統(tǒng)的帶負(fù)荷能力；3.降低線路及變壓器損耗；4.降低電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊；5.降低線路的感性電流，改善開關(guān)的斷流條件，從而延長其使用壽命。無功補(bǔ)償柜由深圳三和電力公司生產(chǎn)，柜子的結(jié)構(gòu)為戶內(nèi)柜式結(jié)構(gòu)，柜內(nèi)安裝有：干式電抗器、電力電容器、組合器（真空負(fù)荷開關(guān)、限流是熔斷器）、避雷器、電流互感器、電壓互感器、高壓帶電顯示器、三相無功功率表和高壓噴逐式熔斷器等主要元件等組成。無功補(bǔ)償柜的一次電氣原理圖：NCS是將電容器內(nèi)部元件進(jìn)行Y-Y連接，在此中性點(diǎn)間插入電流探測(cè)線圈。因?yàn)閮?nèi)置接觸器，當(dāng)電容器內(nèi)部故障時(shí)，探測(cè)線圈將被激發(fā)，接觸器工作。內(nèi)置的接觸器隨著電容器故障發(fā)生會(huì)迅速準(zhǔn)確地工作，切斷電源或斷開斷路器，以確保安全。

1.2電動(dòng)機(jī)在額定功率下的無功補(bǔ)償容量計(jì)算

2、戶無功補(bǔ)償對(duì)供電部門的影響

2.1提高功率因數(shù)降低電能損耗。電網(wǎng)的損耗分為管理線損和技術(shù)線損。管理線損通過管理和組織上的措施來降低；技術(shù)線損通過各種技術(shù)措施來降低。無功補(bǔ)償是利用技術(shù)措施降低線損的重要措施之一，在有功功率合理分配的同時(shí)，做到無功功率的合理分布。按照就近的原則安排減少無功遠(yuǎn)距離輸送。

2.2提高功率因數(shù)提高供電效率。提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，可以減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，減少投資，例如當(dāng)裝1Kvar電容器使電機(jī)功率因數(shù)從cosθ=0.8增加到cosθ1=0.95時(shí)，可節(jié)省設(shè)備容量0.36KVA。對(duì)供電部門來講，相當(dāng)于增大了發(fā)電、供電設(shè)備容量。因此，對(duì)新建、改建工程，應(yīng)充分考慮無功補(bǔ)償，便可以減少設(shè)計(jì)容量，從而減少投資。

3、計(jì)算和確定補(bǔ)償容量是應(yīng)注意的問題

3.1正確的使用公式

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定無功補(bǔ)償?shù)墓綖椋?/p>

但應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是公式中用的是電動(dòng)機(jī)的有功功率p1，而不是電動(dòng)機(jī)上的額定功率pN，p1包括電動(dòng)機(jī)的損耗，pN是電動(dòng)機(jī)軸上的輸出功率，二者區(qū)別很大的。pN既是電機(jī)銘牌上的額定功率，p1與pN還相差一個(gè) η倍的效率關(guān)系。若把pN當(dāng)做p1來使用，計(jì)算的補(bǔ)償容量偏小。當(dāng)pN偏小，而η又很高時(shí)，對(duì)補(bǔ)償?shù)娜萘坑绊懞苄?。若pN很大，而η又較低時(shí)，對(duì)補(bǔ)償容量的影響就很大了。

3.2電動(dòng)機(jī)參數(shù)引起的誤差

電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家的技術(shù)資料中，給出的功率因數(shù)、效率和最大轉(zhuǎn)矩等參數(shù)，基本都是設(shè)計(jì)值。這個(gè)設(shè)計(jì)值要比電機(jī)的實(shí)際工作值偏高，所以按設(shè)計(jì)值計(jì)算的補(bǔ)償容量肯定要偏小些。為了較小誤差，可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試，獲取數(shù)據(jù)，知道電機(jī)載實(shí)際使用過程中的各項(xiàng)參數(shù)。

3.3負(fù)載率對(duì)補(bǔ)償容量的影響

由前面分析，電動(dòng)機(jī)不滿負(fù)載的情況下，所需補(bǔ)償容量隨著負(fù)載率的增加而減少，按照實(shí)際的工況計(jì)算，電機(jī)可以在要求的功率因數(shù)下工作。但是，電機(jī)過負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)cosθ基本不增加，由于轉(zhuǎn)差率的增加，轉(zhuǎn)子漏坑增大，轉(zhuǎn)子電路的無功電流增大，相應(yīng)定子電路的無功電流也增大，功率因數(shù)反而增大。如果電機(jī)載這種情況下運(yùn)行，由于功率因數(shù)的下降，輸入功率增加，所以補(bǔ)償容量要比額定工況時(shí)候大許多。

結(jié)語

（1）在輕負(fù)荷時(shí)不允許過補(bǔ)償，否則由于無功補(bǔ)償容量過大，會(huì)使功率因數(shù)超前，向電網(wǎng)倒送無功，是不經(jīng)濟(jì)的；（2）在不同功率因數(shù)的條件下，每千乏補(bǔ)償容量取得的補(bǔ)償效益是不相同的。功率因數(shù)愈高時(shí)，每千乏補(bǔ)償容量對(duì)減少無功功率在輸送過程中造成的損耗的作用，將相應(yīng)變小。如提高后的功率因數(shù)接近1，則補(bǔ)償設(shè)備的投資將增加，投資的效益將減小。（3）首站采用的無功補(bǔ)償設(shè)備就是并聯(lián)電容器無功靜止式補(bǔ)償裝置。改進(jìn)方法是采用可控電抗器，它借助控制回路直流的勵(lì)磁改變鐵心的飽和度（即工作點(diǎn)），從而達(dá)到平滑調(diào)節(jié)無功輸出的目的。配置電抗率為6%的串聯(lián)鐵芯電抗器用來抑制5次諧波和合閘涌流，配置電抗率為1%的串聯(lián)鐵芯電抗器用來抑制合閘涌流。（4）鄯善原油首站的電機(jī)單機(jī)容量比較大，最理想的方法采取單機(jī)就地補(bǔ)償（約2000KW），而商儲(chǔ)庫的倒罐泵電機(jī)容量較?。s500KW），可以幾臺(tái)電機(jī)共用一臺(tái)就地補(bǔ)償裝置。如果電機(jī)采用星三角啟動(dòng)的話，電容器的接法有特殊要求，不允許采用直接并聯(lián)在電動(dòng)機(jī)上的做法。