無功補償在中小型排灌泵站中的應(yīng)用

黃耀雄

摘 要：利用無功補償技術(shù)是提高排灌泵站感應(yīng)電機功率因數(shù)、節(jié)約能源的重要方法。因此，為電動機進行無功補償能降低電網(wǎng)輸送的無功功率，減少線路的電壓和功率損失，從而提高經(jīng)濟效益。為了提高排灌泵站設(shè)備的利用效率，對無功補償在排灌泵站中的應(yīng)用進行了探討，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：無功補償；排灌泵站；接線方式；電網(wǎng)質(zhì)量

中圖分類號：S277.92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.119

排灌泵站的負(fù)荷主要來自異步電動機，其用電特點是季節(jié)性強、電動機單機容量大、用電時間相對集中。如果不采取無功補償，則會導(dǎo)致系統(tǒng)無功電量不平衡、功率因數(shù)達(dá)不到要求。對于這種負(fù)荷，通常采用隨機補償?shù)姆绞?，即將低壓電容器組通過自動功率補償裝置并接到電動機上，并根據(jù)負(fù)載變化自動切、投電容組進行無功補償。

1 作用和獲得途徑

無功補償?shù)淖饔弥饕幸韵?點：①提高配電系統(tǒng)和電動機的功率因數(shù)，降低設(shè)備所需的變壓器容量，這樣既節(jié)約了能源，又減少了一次性工程投資；②穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高電網(wǎng)質(zhì)量；③減小輸、變、配電設(shè)備中的電流和電能輸送過程中的電能損失；④降低成本。

無功補償一般采用并聯(lián)電容器，并利用功率自動補償裝置在負(fù)載側(cè)進行集中補償，提供滯后的無功功率以補償感性負(fù)荷。并聯(lián)電容器操作簡單，補償控制器方便、靈活，可使補償容量更加合理。

2 補償要求

根據(jù)水利電力部《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則》中的規(guī)定和農(nóng)網(wǎng)改造的技術(shù)要求，電力用戶的功率因數(shù)應(yīng)滿足以下規(guī)定：①高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶功率因數(shù)應(yīng)為0.90以上；②其他100 kVA（kW）及以上的電力用戶和大、中型電力排灌站的功率因數(shù)應(yīng)為0 .85以上。達(dá)不到上述規(guī)定者，應(yīng)裝設(shè)必要的無功補償裝置。

3 補償容量的計算

4 補償設(shè)備和接線

4.1 補償設(shè)備

目前，低壓無功補償均采用自愈式電容器，其以聚丙乙烯金屬化膜作為電容器元件的介質(zhì)，與極板的電容器統(tǒng)稱為金屬化全膜電容器。由于這種電容器具有自愈性能，所以，也稱為自愈式電容器。其特點如下：①工作場強高，介質(zhì)損耗低。表1列出了自愈式電容器和油浸紙介質(zhì)式電容器的性能。由表1中的數(shù)據(jù)可見，前者比后者的工作場強高得多，而介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ又低得多。②體積小、容量大、質(zhì)量輕。③具有自愈性能。自愈性能是指電容器在運行中產(chǎn)生介質(zhì)擊穿時，故障點周圍溫度劇升，使該處膜上金屬層迅速氣化、揮發(fā)，在數(shù)微秒的時間內(nèi)，兩金屬層間立即恢復(fù)電氣絕緣，使電容器保持正常運行。④元件在發(fā)生永久性擊穿時不會引發(fā)爆炸。比如CLMB系列產(chǎn)品的電容元件外保護被永久擊穿時，充填物可吸收元件擊穿時產(chǎn)生的全部能量，不存在爆炸的危險；CLMD系列產(chǎn)品的電容元件內(nèi)保護被永久擊穿時，特殊設(shè)計的電容器結(jié)構(gòu)會使元件內(nèi)部的熔絲熔斷，從而切除故障元件，其余元件仍可正常運行。

4.2 實際接線

在自愈式電容器的內(nèi)部接線中，在低壓網(wǎng)絡(luò)中通常選用三角形接線。對于10 kVAr以下的小電容器，如果采用單臺接線的方式，則可將線直接接在電容器的接線柱上。對于10 kVAr以上的較大容量的電容器，必須使用接線卡連接，以免因放電短路而損壞設(shè)備。連接線的線徑可按額定電流估算，通常1 kVAr相當(dāng)于2 A。

對泵站內(nèi)的功率補償電容器的控制一般采用三相交流接觸器，并輔以三相熱繼電器進行過載保護。機組運行時，功率自動補償控制器根據(jù)負(fù)載的變化實時地對控制補償電容器的交流接觸器發(fā)出指令，切、投電容補償無功功率。

5 補償?shù)墓?jié)能效益

安裝隨機電容補償器后，可提高功率因數(shù)、降低可變損耗。當(dāng)功率因數(shù)由cosφ1提高到cosφ2時，可變損耗降低的百分?jǐn)?shù)可由公式（5）計算，補償前、后的線路損耗分別可由公式（3）（4）計算：6 結(jié)束語

綜上所述，無功補償技術(shù)是節(jié)電降耗時可采用的一種比較經(jīng)濟、實用的補償方式，具有投資少、安裝容易、配置靈活、維護簡單、事故率低等優(yōu)點。年運行小時數(shù)在1 000 h以上的電動機采用隨機補償?shù)姆绞奖炔捎闷渌a償方式更加經(jīng)濟，補償設(shè)備的投資可在1～2年內(nèi)收回。

參考文獻(xiàn)

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[2]袁東.無功補償裝置在膠東調(diào)水泵站中的應(yīng)用[J].山東水利，2015（04）.

〔編輯：張思楠〕