異步電動(dòng)機(jī)的無功補(bǔ)償

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1、異步電動(dòng)機(jī)的無功補(bǔ)償羅裕強(qiáng)廣州市第一水泵廠(廣州，510300)摘要：異步電動(dòng)機(jī)廣泛使用于農(nóng)村及中小工礦企業(yè)。為提高功率因數(shù)，對(duì)異步電動(dòng)機(jī)就地?zé)o功補(bǔ)償是一種投資少、收效快、高效可靠的節(jié)能措施。本文介紹了就地補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)計(jì)算方法和實(shí)例，認(rèn)為并聯(lián)補(bǔ)償電容器原理簡(jiǎn)單、使用方便、可以保證電壓合格率和合理的功率因素，適于廣大農(nóng)村和中小工礦企業(yè)大力推廣。關(guān)鍵詞：異步電動(dòng)機(jī)；功率補(bǔ)償；并聯(lián)補(bǔ)償電容器??中圖分類號(hào)：TM306文件標(biāo)識(shí)碼：A1概述異步電動(dòng)機(jī)使用廣泛，在農(nóng)村及工礦企業(yè)中所占的比重較大。異步電動(dòng)機(jī)多為感性負(fù)載，因此其功率因素總小于1，是電網(wǎng)的主要無功負(fù)荷。由于無

2、功功率的存在，增加了電網(wǎng)的視在功率，降低了電網(wǎng)的功率因數(shù)。在大中型工礦企業(yè)大都裝有集中無功補(bǔ)償裝置來提高功率因數(shù)，減少電網(wǎng)線損，保證電壓水平；但在農(nóng)村及小型工礦企業(yè)，電動(dòng)機(jī)用量大且較分散，集中補(bǔ)償難度大且不能達(dá)到理想的效果。特別是在用電緊張期，錯(cuò)峰用電時(shí)還要自發(fā)電，自發(fā)電時(shí)由于柴油機(jī)功率相對(duì)偏小，網(wǎng)絡(luò)已趨于過載，因此有賴于功率因數(shù)的提高，減少輸送的無功電流，使系統(tǒng)不致于過載運(yùn)行，從而充分挖掘設(shè)備輸送功率的潛力。2三相低壓異步電動(dòng)機(jī)就地?zé)o功補(bǔ)償?shù)姆治?.1提高設(shè)備利用率在設(shè)備容量不變的條件下，提高功率因素，可少送無功功率而多送有功功率?？啥嗨偷挠泄β剩害

3、=S（COSφ2-COSφ1）；式中COSφ1和COSφ2分別為補(bǔ)償前后功率因數(shù)，S為供電設(shè)備容量。對(duì)于原有供電設(shè)備來講，特別是變壓器和柴油發(fā)電機(jī)都是依據(jù)幾年前的用電量選購(gòu)的，隨著用電量的增加，原網(wǎng)絡(luò)已趨于飽和。在同樣有功功率下，功率因數(shù)的提高，發(fā)電機(jī)就可少發(fā)無功功率，多發(fā)有功功率，并使負(fù)荷電流減少。因此向負(fù)荷傳送功率所經(jīng)過的變壓器、開關(guān)和導(dǎo)線等供配電設(shè)備都增加了功率儲(chǔ)備，從而滿足了負(fù)荷增長(zhǎng)的需要。2.2減少輸電線路損耗設(shè)異步電動(dòng)機(jī)在補(bǔ)償前后向電網(wǎng)吸收的有功功率P和電網(wǎng)電壓U為定值，補(bǔ)償前后輸電線路電流分別為I1、I2，功率因數(shù)角分別為φ1、φ2，則有：P

4、=UI1COSφ1=UI2COSφ2設(shè)R為系統(tǒng)總電阻，COSφ1和COSφ2為補(bǔ)償前后功率因數(shù)，ΔP1和ΔP2為補(bǔ)償前后線路損耗，則線路損耗的減少量ΔP可通過下式計(jì)算：ΔP1=I12RΔP2=I22R=I12（COSφ1/COSφ2）2RΔP=ΔP2-ΔP1=I12R-I22R=I12[1-（COSφ1/COSφ2）2]R這樣線損減少的百分?jǐn)?shù)為：ΔP/ΔP1=[1-（COSφ1/COSφ2）2]×100%（1）當(dāng)功率因數(shù)從0.70～0.85提高到0.95時(shí)，由(1)式可求得有功線路損耗將降低20%～45%。2.3改善電壓質(zhì)量以線路末端只有一個(gè)集中負(fù)荷為例定

5、量說明提高功率因素對(duì)電壓質(zhì)量的改善，假設(shè)線路電阻R、電抗為X、有功功率為P、無功功率為Q，則電壓損失ΔU為：ΔU=（PR+QX）/U（2）從(2)式可以看出，若減少無功功率Q，則ΔU減小，即有利于線路末端電壓的穩(wěn)定，有利于大電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。因此，無功補(bǔ)償能改善電壓質(zhì)量。但只追求改善電壓質(zhì)量來裝設(shè)電容器是很不經(jīng)濟(jì)的，對(duì)于無功補(bǔ)償應(yīng)用的主要目的是改善功率因數(shù)、減少線損，電壓質(zhì)量只是一個(gè)附帶作用。3無功功率補(bǔ)償容量及電容器的選擇3.1無功功率補(bǔ)償容量的選擇無功功率補(bǔ)償容量的計(jì)算方法較多，由于農(nóng)村和工礦企業(yè)用戶的電機(jī)大部分是幾十千瓦以內(nèi)的中小容量的異步電動(dòng)機(jī)，其Io

6、/Ie（即空載電流與額定電流之比）較高，可采用下述簡(jiǎn)單公式計(jì)算：QC=KUIo（3）式中：QC為補(bǔ)償電容器容量，K為空載時(shí)要達(dá)到的功率因素，Io為空載電流。實(shí)際中，一般把電動(dòng)機(jī)空載時(shí)的功率因素補(bǔ)償?shù)浇咏?，這是因?yàn)榭蛰d時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的無功功率最小，補(bǔ)償后滿載時(shí)功率因素仍滯后；若以額定負(fù)載下功率因素補(bǔ)償?shù)?,則空載或輕載時(shí)電動(dòng)機(jī)必然要過補(bǔ)償，這樣既影響電壓，又會(huì)使電動(dòng)機(jī)在斷電后由于電容的放電供給電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流，使仍在旋轉(zhuǎn)著的電動(dòng)機(jī)成為異步發(fā)電機(jī)，從而使電壓超過額定電壓，對(duì)電動(dòng)機(jī)的絕緣和電容器都不利。采用公式（3）計(jì)算的補(bǔ)償容量不會(huì)產(chǎn)生過度補(bǔ)償問題。在無功補(bǔ)償時(shí)

7、還須注意電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生高次諧波，用電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，有可能會(huì)產(chǎn)生諧波放大現(xiàn)象，所以對(duì)于容易形成諧波源的線路應(yīng)考慮增設(shè)電抗器等，使諧波影響不致造成電容器損壞。3.2無功功率補(bǔ)償電容器的選擇三相低壓異步電動(dòng)機(jī)就地?zé)o功補(bǔ)償電容器可選用低壓自愈式金屬化膜電容器，該電容器以金屬化聚丙烯薄膜作電極和介質(zhì)，具有自愈性，并有重量輕、體積小、損耗低以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)?？紤]到電壓的波動(dòng)，加上無功補(bǔ)償后電壓要相應(yīng)提高，電容器的額定電壓宜選用常規(guī)的400V產(chǎn)品。但要求電容器接線端子、引線等帶電體不能外露，以保安全。4應(yīng)用舉例一臺(tái)Y250M-4三相異步電動(dòng)機(jī)額定電壓380V，額定

8、電流Ie為102.5A，額定功率因素COSφe為0.81，額定輸出