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无功功率补偿与电动机节能目录无功功率补偿与电动机节能1高压电动机就地无功补偿容量的计算和分析21前言22典型电动机的补偿容量计算和分析32.1电机各项数据和设计部门选取的补偿容量32.2电动机在额定工况时的损耗计算32.3电动机实际输出功率和负载率计算42.5分析原因53对典型电动机在不同负载率时补偿容量计算64在计算和确定补偿容量时应重视的问题74.1正确地运用公式74.2电动机参数引起的误差84.3电容器额定电压的裕量84.4电抗器容量94.5负载率对补偿容量的影响94.6电动机过载运行时补偿容量应增加95结论9对电动机进行无功补偿应注意谐波危害111概况112电动机是产生高次谐波电流的谐波源113无功补偿装置投入后产生了谐波放大现象134电容器早期损坏的原因145小结16电动机无功功率的就地补偿171.电动机就地补偿容量的选择172.电容器的过电压183.电容器的过电流和过负荷194.就地补偿的接线方式205.结语21低压异步电动机就地无功补偿在水厂中的应用23概述23一、三相低压异步电动机就地无功补偿的意义23二、低压异步电动机的无功功率及补偿24结论30参考文献31变频频调速不是电动机节能技术32高压电动机就地无功补偿容量的计算和分析【摘 要】 介绍了电动机在不同负载率的工况下无功补偿容量的计算方法，对目前在容量计算中存在的问题进行了分析，并且举例说明了在电动机负载率变化时，功率因数、效率、输入功率等参数对补偿容量的影响，同时提出了在计算补偿容量时应重视的一些问题。【关键词】 高压电动机；负载率；补偿容量计算；分析1前言由于电动机就地无功补偿节能效果显著，因此应用非常广泛。对于低压电动机一般额定功率较小，在补偿容量计算方面要求不是很严格。而高压（6000V10000V）电动机的额定功率都很大，从几百千瓦到几千千瓦，甚至达到上万千瓦。设计部门选用这些高压大功率的电动机时，一般在选额定功率时都留有一定的裕量，所以大部分电动机都不是在额定满载工况下运行。这就给我们提出一个很重要的问题：电动机不是在额定满载工况下运行，当负载发生变化时，怎样准确地计算功率因数、效率以及补偿容量，如何分析这些参数之间的关系。由于电动机的功率很大，所以用户对补偿效果要求很严格。再者是对单台电动机进行补偿，负载情况清楚，根据用户的要求计算出来的补偿容量，其投运后的效果应该是满足要求的。但是笔者近几年发现在对电动机就地无功补偿的容量计算方面，存在一些值得商榷的问题：一是在运用补偿容量计算的公式中，概念不清；二是将补偿装置的额定容量误认为是装置实际输出容量；三是电动机制造厂样本中给出的功率因数、效率等参数均为设计值（或称计算值），而不是保证值。这些因素都影响补偿容量的计算，从而影响补偿效果。2典型电动机的补偿容量计算和分析2.1电机各项数据和设计部门选取的补偿容量某市供水泵站，水泵电机的数据如表1所示（电动机厂家提供），用户要求配置就地无功补偿装置，要求补偿后的功率因数要达到0.92。根据用户要求，某设计单位按额定工况计算补偿容量如下：注：在此公式中，用PN不对，具体参看后面4.1。为了确保补偿效果，取补偿容量为：但补偿装置实际投入运行后，功率因数不但达不到0.92，而且连0.90也达不到，仅为0.89，这个功率因数还要受到供电部门的罚款，因此用户很不满意。为了分析原因，设计单位和用户以及电机厂家邀请我们一同分析，找出原因。电机厂家也提供了该电机的详细参数，如表1。表1水泵电机的各项数据（设计值）型号Y630- 8功率因数0. 806转子损耗5. 62 kW额定功率1250 kW额定效率95. 7%铁芯损耗23. 34 kW额定电压10000 V空载电流37. 62 A机械损耗4. 19 kW额定电流94 A定子损耗16. 01 kW杂散损耗6. 25 kW2.2电动机在额定工况时的损耗计算电动机的总损耗：电动机的固定损耗：电动机的可变损耗：2.3电动机实际输出功率和负载率计算首先在现场对电动机的电流进行了实测，结果电动机的定子实际电流，说明电动机不是在满载工况下运行，在这种情况下电动机的参数计算如下：电动机实际输出功率：电动机实际负载系数：（负载率：以上百分数表示的负载系数，这里为）2.4电动机在负载率，时电动机的各项参数计算和补偿容量的计算：对应于时电动机的总损耗：对应于时电动机的输入功率：对应于时电动机的功率因数：在这种情况下，将功率因数补偿到0.92，所需无功容量为：2.5分析原因设计部门选用补偿装置的容量为400kvar，并且要求配置电抗率为6%的电抗器（24kvar），串联6%的电抗器后，电容器的额定电压应选11kV，即.电容器实际承受电压：电容器实际输出容量：装置实际输出容量：可以看出（350kvar）比（430kvar）的容量少80kvar（约20%左右），所以达不到预期效果。该电动机在负载率为70%，补偿容量为350kvar时，经计算这时的电动机系统的功率因数为0.89，与实际运行中的功率因数相符。因为电动机系统的功率因数低于0.9，所以还要受到供电部门的罚款，因此用户不满意。经过分析和计算，将装置的额定容量改为500kvar，仍然串联6%的电抗器，装置实际输出容量为438kvar，投入运行后，功率因数达到0.92，用户很满意。3对典型电动机在不同负载率时补偿容量计算前面的这台水泵电机，这种容量和型号应用很普遍，因此我们不妨设其负载 10，20，30，40，50，60，70，80，90，求出相应的、和补偿容量的值，如表2所示。其中电动机空载无功功率按表2数值绘出，曲线如图1所示。图1Y630-8电动机的负载率与功率因数、效率、补偿容量的关系曲线表 2 负载率与功率因数、无功补偿容量、效率之间的关系负载率（%）电动机定子电流（A）电动机实际输出功率（kW）电动机实际功率因数（）电动机实际输入功率（kW）效率（%）功率因数提高到0.92时所需补偿容量（kvar）1009712500.806130595.7402908611250.789117595.7414808310000.764104595.743770718750.74591695.543060647500.71178895.244450586250.66666094.745840515000.60253294.047930463750.50840592.651420412500.39327989.65341038.61250.22915381.7585空载37.64-652表2和图1表示了电动机典型数据。实际上由于各个生产厂家在设计、制造工艺以及用料上的差异而使数值略有不同，但可以认为这些参数随负载率降低而变化的规律则相差不大的。从表2和图1可知，随着负载率下降，即电动机输出功率减少，电动机的效率和功率因数也随着下降，而补偿容量稍有增加，这是因为根据4.1项中的计算公式，可知虽然功率因数下降（功率因数低需要的补偿无功增加），但由于输入功率也下降，因此总的补偿容量变化不大。在负载率大于60%时，仅比额定工况增加10%左右的补偿容量。4在计算和确定补偿容量时应重视的问题4.1正确地运用公式根据国家标准GB12497-1995三相异步电动机经济运行，在该标准中“6.4.1电动机无功功率补偿的计算”已给出公式29，如下：该公式可转换为：式中：就地补偿的无功功率，kvar；电动机的输入功率，kW；电动机补偿前的功率因数；电动机补偿后预期达到的功率因数。应当强调的是：公式中用的是电动机的输入功率，不是电动机的额定功率。中包括电动机的损耗，而是指电动机的轴上输出功率，这有很大区别。在使用该公式时，电动机的输入功率在电机铭牌中没有，而电动机额定功率和电动机效率可以查到。因此能够计算出，即。可以看出，如把当做来计算时，其结果是补偿容量偏小。当电动机功率较小，而且效率又很高时，对补偿容量影响不大。但对于容量较大，而且效率又较低（如8级以上）的电动机，则对补偿容量的影响就很大了。这个误差取决电动机的效率参数，一般可达负差5%8%左右。在公式中对使用还是，笔者认为不仅是数量的差异，还有概念的混淆。4.2电动机参数引起的误差电动机生产厂家的样本和技术资料中，给出的功率因数、效率以及最大转矩等参数，基本上都是设计值（或称计算值）。这个设计值都比电动机制造后的实际值偏高，所以按设计值计算出来补偿容量值肯定要偏小些。这个误差约为负差3%5%左右。为了减少这个误差，应向电动机厂家索要这几个参数的“保证值”，这个保证值一般厂家不愿意提供，当然有条件时对电动机进行现场测试，知道了电动机实际使用工况下的各项参数，然后计算出补偿容量。在本文2.1节中的水泵电机，其功率因数的保证值为0.80，效率的保证值为93.9%。4.3电容器额定电压的裕量按照JB7111-1993高压并联电容器装置行业标准中，附录A中“A2.5”条规定来选取电容器的额定电压，这里规定的电容器额定电压是有一定裕量的，但正是这个电压裕量，会造成电容器的实际输出容量小于电容器的额定容量，计算方法同前面，这里不再重复。这个电压裕量而造成的误差约为负差在7%10%左右。4.4电抗器容量补偿装置中如配有串联电抗器，装置的实际输出容量应减去电抗器容量；如电抗率在1%以下时，可忽略，但电抗率在4.5%6%时不应忽略，否则会有4.5%6%的负误差。4.5负载率对补偿容量的影响前面已详细地说明了，在不同负载率的情况下，对补偿容量的要求是不同的，可以从表1和图1中看出，如按额定工况计算出来的补偿容量，不会出现过补偿的情况，这是因为电动机在接近额定负载时，功率因数达到最大，这时的输入功率也达到最大，因此不会出现过补偿现象。4.6电动机过载运行时补偿容量应增加前面讨论的都是电动机在不满载时的情况，如果电动机在过载运行时，将会发生怎样的变化？当电动机接近额定负载时，达到最大值，如负载继续增加，由于转差率的增加，转子漏抗增大，转子电路的无功电流增加，相应定子无功电流也增加，因此功率因数反而下降。如果电机在这种情况下运行，由于功率因数下降，而输入功率增加，这样此消彼长，所以补偿容量比额定工况时要大许多。5结论5.1从上面的4.14.5节中各种因素造成的负误差，加起来约占总补偿容量的20%25%左右，这个误差不可忽视。5.2在确定高压电动机无功补偿容量时，建议补偿后的功率因数取0.95。因为一是功率因数达到0.95时，用户可以从供电部门得到最大限度的减收电费，节省电费；二是由于补偿容量大些，可以弥补或忽略一些负误差。5.3在电容器电流不大于电动机空载电流的09倍时，应尽量选择靠近较大规格容量的电容器，来确保补偿效果。参考文献：钢铁企业电力设计手册编委员编，铁铁企业电力设计手册【M】。北京：冶金出版社，1996.对电动机进行无功补偿应注意谐波危害【摘 要】 通过实例分析说明，在对电动机进行无功补偿时，有可能发生因电动机产生的谐波得到放大，而导致电容器早期损坏的现象。【关键词】 电动机；无功补偿；谐波三相交流异步电动机具有一系列优点，作为动力设备在各行业中获得极广泛的应用，它在运行中依靠磁场传递进行能量转换来工作，不仅消耗有功功率，也需要无功工率。属感性负荷，因此功率因数较低，约为0.760.89，一般需要并联电容器进行补偿，以提高功率因数，同时也提高了端电压，有利于电动机的起动。电动机进行无功补偿具有增容、节能、提高出力等优点，经济效益显著，目前已得到推广应用，但在推广中，对某些可能存在的问题（例如谐波的危害等）并没给予足够的重视与研究，现笔者通过下面实例说明，电动机进行无功补偿时，若条件合适，同样存在因谐波放大而造成的危害，应引起我们的注意。1概况我省境内某抽水站，安装运行3台180kW电动机，由于该站地处电网末端，电压较低，电机经常起动困难，为了提高功率因数和电压，用自愈式并联电容器（电容器回路中未串联电抗器）进行无功补偿，但是当电容器接入电网运行后，时间不长，就出现电容器损坏现象，随着运行时间增加，损坏的电容器越来越多，当时，怀疑电容器质量不良，就更换了电容器，但更后，仍出现同样问题，有关方面才怀疑是否存在其他原因，向我们提出咨询。我们根据情况进行分析后认为，虽然该站地处农村，附近没有任何谐波源存在，电动机本身一般不作为谐波负荷处理，也没有见到过电动机进行无功补偿后发生谐波危害的报导，但还是不应排除存在谐波危害的可能，应先进行谐波测试与分析。2电动机是产生高次谐波电流的谐波源为了了解系统谐波情况，在低压母线上仅有3台电动机的运行工况时，进行了谐波测试与分析，为便于比较，将测试数据列于表1。表1谐波电压、电流测试数据谐波次数电压电流PHASEPHASE1100.0199.9121100.02.76328020.0650.1303220.1690.00427930.4860.97212414.80.40824940.0310.0623040.2760.00730050.1520.3053528.1500.22512460.0420.0840540.0910.00232270.5291.0580234.1480.11400780.0950.1900070.3070.00833690.0740.1483472.2270.061275100.1400.2793510.3670.010330110.2120.4240360.7640.021124120.1500.3010130.6130.016023130.4670.9343581.5450.042346140.4700.9410061.3850.038339150.8691.7370052.4750.068020161.8863.7710104.6710.129011174.7279.45119711.960.330194180.9511.9012061.9880.054210191.0562.1111783.9560.109172200.5251.0501911.7450.048190210.4150.8311900.5930.016137或5.56311.12-22.600.624-表内电流值为CT二次侧电流值从表1中所列数据可以看到，谐波电流以3次及17次为主，根据测试数据，进行谐波功率计算后可知，3次谐波功率与基波功率方向相反，而17次谐波功率与基波功率方向相反，由此可判断3次谐波电流系由电源的3次谐波电压所产生，而17次谐波电流则由电动机所产生。对其他各次谐波进行计算，即可知16次等部分谐波电流亦由电动机所产生，因此电动机是产生高次谐波电流的谐波源，17次及其他各次谐波注入电网，使电网电压波形畸变，其中17次谐波电压高达4.727%，超过了GBT14549-1993电能质量公用电网谐波中不大于4%的限值，同时也导致电压总谐波率达到5.563%，也超过了不大于5%的规定。3无功补偿装置投入后产生了谐波放大现象在低压母线运行着3台电动机的工况下投入无功补偿装置，对电容器回路进行谐波测试，发现由于谐波放大，通过电容器的高次谐波电流很大，表2中列出了测试数据。从表2中所列数据不难看出，无功补偿装置投运后，发生了严重的谐波放大现象，其中16次与17次谐波电流已分别达到基波电流的129.2%与237.1%，而自愈式并联电容器国标中规定，包括谐波电流在内的允许过电流为1.3倍额定电流，因此，这时的谐波电流值是相当大的。表2谐波电压、电流测试数据谐波次数电压电流1100.1181.5100.00.88420.3630.6605.8860.05230.9291.68729.680.26240.4650.8456.4810.05750.3050.55510.920.09660.6041.0988.0640.07170.2570.4678.2590.07380.5781.04910.180.09090.6851.24511.910.105100.7331.33211.800.104110.5500.99914.460.128120.8611.56421.220.187131.5582.82930.060.266141.6733.03841.070.363152.9105.28536.690.324166.99812.70129.21.1431711.3420.60237.12.098183.1115.65082.840.733192.1863.96945.810.405201.3052.37021.900.193210.9441.71429.350.259或14.7126.71304.62.695表内电流值为CT二次侧电流值同时，电网的电压波形畸变加剧，低压母线电压的16与17次谐波电压含有率，分别由电容器投入前的1.886%与4.727%，增大到6.998%与11.34%，母线电压总畸变率亦由5.563%增大到14.71%，大大超过谐波国标的有关限制值，谐波电压的增大，说明注入电网的谐波电流也相应增大。谐波电压的增大，将直接影响连接于该母线的各种电气设备的安全运行，资料表明，电动机在较高的谐波电压作用下，将发热烧坏，寿命缩短。4电容器早期损坏的原因4.1畸变的电压波形使电容器局部放电性能下降由于谐波的存在，电压波形发生畸变，使电压峰值增高，呈锯齿状尖顶波。图1所示为实侧的电压波形。一些试验表明，尖顶波电压易在介质中诱发局部放电，而且因电压变化速率快，引起的局部放电强度也较大，这将对电容器绝缘介质的老化起加速作用。电容器的局部放电性能一般可用起始放电场强与局放熄灭场强两个参数来表征，若局放熄灭场强低于工作场强那么由于操作过电压所诱发的局部放电就可能在工作场强下不能熄灭，而形成长时间的局部放电。试验表明，当电源电压含有谐波时，电容器的局部放电起始电压和熄灭电压均相应下降，而且当谐波含量较大，谐波次数越高，下降幅值越大。虽然自愈式并联电容器国标中对局部放电性能未作明确要求，但是局部放电对绝缘介质的影响是客观存在的，长时间的局部放电，必然加速绝缘介质的老化，使其自愈性能恶化，最终导致电容器损坏。4.2严重的谐波过电流使电容器损耗功率增加，导致电容器异常发热在电容器的标准中，允许通过电容器的稳态过电流，应不超过电容器在额定频率，额定正弦电压下产生的电流的1.3倍，这个稳态过电流是由谐波和过电压共同作用的结果。图1实测的电压波形在本次测试中，电压没有超过额定电压，故过电流仅是谐波作用下的结果，现根据实际参数计算其过流情况，根据测试时基波电压为181.5V（相电压）谐波电流为基波电流的304.6，电容器额定电压400V，三相三角接法，由此可计算得其稳态过电流对额定电流的比值为：式中：为通过电容器的稳态过电流；为电容器在额定频率，额定电压下产生的电流。过电流对电容器的影响主要是热效应，而热效应决定于损耗功率的大小，损耗功率与通过的电流平方成正比。根据电容器允许过电流条件，可计算得实际损耗增加倍率：即电容器的实际损耗功率为允许值的3.76倍，因此，在如此大的损耗功率下，电容器将异常发热，必然使其绝缘迅速老化而早期损坏。5小结5.1电动机会产生高次谐波，用电容器进行无功补偿时，有可能会产生谐波放大现象，对此应引起我们的注意；5.2电动机进行无功补偿时，应进行谐波测试与分析，以便采取相应的技术指施，防止谐波危害的发生。电动机无功功率的就地补偿【摘 要】 介绍了电动机无功功率就地补偿时，电容器容量的选择方法和接线方式，分析了并联电容器损坏的原因，提出增加并联补偿电容器的额定标称电压是防止电容器损坏的有效方法。【关键词】 无功功率；就地补偿；电容器；电动机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。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，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：式中：就地补偿电容器的三相总容量，kW；电动机的额定电压，kV；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：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。2.电容器的过电压2.1电容器的无功功率与运行电压的平方成正比在正弦波电压条件下，电容的无功功率为：从上式中可以清楚看出，与成正比，当电容器的运行电压为额定电压的90%时，无功功率降低了19%，而当运行电压为额定电压的110%或120%时，无功功率分别增加了21%或44%。2.2运行电压升高，使电容器的发热和温升都增加电容器中由于介质损失引起的有功功率损失，可用下式表示：从上式中可以看出，电容器的功率损耗和发热量也随着电压值的平方变化，运行电压的升高，会使电容器的温度显著增大。当过电压太高时，就会导致热不平衡，最后造成电容器损坏。2.3电容器的寿命随电压的升高而缩短电容器内部的绝缘介质在长期高电场作用下产生老化作用，使电容器绝缘强度逐渐降低而发生击穿。电容器绝缘介质的电场强度愈高，老化愈快，电容器绝缘介质的寿命也愈短。研究认为，当电压增加15%时，其寿命就可以缩短到运行于额定电压时的32.7%37.6%左右。因此，严格要求电容器运行电压在允许范围之内，是保证电容器安全运行的重要措施。根据相电力电容器运行电压的标准规定，电容器不要在超过1.1倍额定电压下长期运行。2.4补偿电容器串联的影响当每相之间的电容器组是由几个单台电容器串联以后再接入电网时，由于各台电容值的差异，而承受的电压并不一致，也会引起过电压（制造标准上允许的误差为10%，过电压即可达到20%）。另外，对于中性点不接地的接线电容器组，相间电容差值也会产生三相电压的不平衡。2.5串联电抗器的影响当接入网络的电容器组采用串联6%的电抗器以防止高频谐波共振时，要考虑到加装电抗器后引起加于电容器组上端电压的升高，以免产生长期过电压运行。2.6应提高补偿电容器的额定电压目前我国生产的移相电容器其额定电压是按照电力系统的标准电压而设计的，例如0.4kV/6.3kV/10.5kV等，如果这些电容器接在变电所或在变电所附近，由于送电端的关系，其母线运行电压往往高于电容器的标称电压，例如0.4kV或6.9kV或者11.5kV，在此基础上往往又可能在10%的过电压下持续运行，尤以轻负荷时更为严重，这样将严重地影响到电容器的使用寿命。因此有必要向电力电容器制造厂订做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。3.电容器的过电流和过负荷3.1电容器的过电流和过负荷移相电容器的过电流和过负荷主要是由于运行电压的升高或高次谐波的畸变两个原因引起的。第一机械工业部标准JB1629-75对移相电容器规定，必须能在由于电压升高或高次谐波引起的不超过1.3倍的额定电流下长期工作。如果电容器组的过电流和过负荷超过厂家规定的允许范围时，应将电容器组从电源上断开，并采取相应措施加以解决后方可投入运行。3.2电容器的电流和无功负荷的关系三相电容器的额定电流和额定无功功率的关系如下：运行中的三相电容器无功负荷功率和运行电流的关系如下：3.3防止谐波共振过电压和电容器严重过负荷若安装地点运行电压并不高，但电容器过流又很严重，则应主要考虑波形畸变的问题，首先应对附近用户负荷性质进行了解，分析其谐波成分及比例，找出产生谐波的原因。当网络有谐波源并影响到电容器安全运行时，可以在电容器回路中串联一组电抗器，其感抗值的选择应该在可能产生的任何谐波下均使电容器回路的总电抗为感抗而不是容抗，从根本上消除产生谐波的可能。电抗器感抗值XL按下式计算：式中：补偿电容器的工频容抗，；可能产生的最低谐波次数；可靠系数，一般取1.21.5。可能产生的最低谐波次数，一般取n=5，则：我国用于6kV和10kV电容器的电抗器，一般为三相铁芯式，电抗器的额定电流应稍大于电容器的电流。但应注意，由于串联电抗器的结果，加于电容器上的电压升高了，其值为：如果系统电压较高，要防止由于加装电抗器引起的电容电压长期过运行。4.就地补偿的接线方式4.1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。4.2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。4.3煤矿井下中央变电所水泵电机的补偿根据煤矿安全规程，煤矿井下中央变电所水泵电动机需要装设三组，一组使用，一组备用，一组检修。而电容补偿设备可以只装设一组，三台电动机共用，采用成套设备。当电动机起动时，其控制柜的辅助开关接点接通电容器柜的高压真空接触器，当电动机退出运行时，控制柜的辅助开关断开电容器柜的高压真空接触器。由于电容器柜采用单独的保护和控制，其可靠性较高，但应安装专用电容放电装置（一般用电压互感器作为放电装置）。4.4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。5.结语电动机无功功率就地补偿装置主要的应用范围为单向旋转的负载，如水泵、风机、压风机、球磨机等，不适用于双向旋转的设备，也不适用于频繁点动的设备。电动机采用无功功率就地补偿技术具有很多优点，可以节约有功电量8%15%，节约无功功率50%80%；还能够减少线路输送电流15%30%，达到进一步节约线路损耗和变压器损耗的目的。选用电容器时应提出订货的特殊要求，要求电容器标称电压比原来提高10%，即高压为6.9kV或11.5kV，低压为0.45kV，这样做可以提高电容器的使用寿命，同时也简化了电容器的保护，减少了电容器的事故率。低压异步电动机就地无功补偿在水厂中的应用【摘 要】 本文论述了三相低压异步电动机就地补偿是一种经济、简单、高效、可靠的无功补偿方法，它不仅适合低压供电进线用户，而且对供水行业的水厂同样适合。根据国产低压异步电动机JO2系列，Y系列常用三相异步电动机的实际参数、结合专用无功补偿电容器配置表，在田村水厂两个供水车间进行了应用。【关键词】 三相低压异步电动机；无功补偿电容器；应用概述异步电动机功率因数在满负荷时并不很低，但在我厂实际应用中，大部分电动机负荷在50%左右，因此功率因数较低。在电网负荷中异步电动机所占的比重较大，是电力系统电网的主要无功负荷。它使各级网损也相应增大，尽管在各级变电站、所及各厂矿企业变电站内均装有集中无功补偿装置来提高功率因数，减少电网线损，但集中补偿不仅无法降低低压电网的线损，而且价格较贵。特别是在供水行业水厂中，它们均是高压进线的用户（35kV或10kV）经过多级变配电（35kV6kV400V）加上各个水处理车间分散，低压网络较长，虽采取高压集中无功补偿，不能降低低压系统电网的线损。因此，需对水厂各个水处理车间的低压异步电动机实施就地补偿。就是用一台与异步电动机特性相配合的电容器直接并联于该电动机，不需要外加其它保护装置。使低压供电系统的电压质量得到改善。电动机是供水行业中的重要动力设备，承担着电能转换成机械能，从而驱动供水机械设备的运转。在工矿企业以及水厂的日常生产中，异步电动机无功功率占低压电网无功功率的比重很大，因此对于异步电动机采用就地无功功率补偿，以提高供电系统的功率因数，节约电能，减少运行费用，提高电压质量有重要的意义。一、三相低压异步电动机就地无功补偿的意义1.可减少供电网、配电变压器、低压配电线路的负荷电流。2.降低了配电网线损和配电线路的导线截面使配电变压器的带载能力增强。3.提高了低压线路的功率因数，减少未端电压波动，改善各供水车间低压进线的电压质量。4.可降低电动机的起动电流。5.因为补偿电容器随电动机同时投切，只要补偿的电容器容量选配适当，不存在无功过补偿。6.简单、价低。因为只是在电动机上并联一台合适的专用电容器，不需要外加其它保护装置，就有较为理想的补偿效果。二、低压异步电动机的无功功率及补偿因为，异步电动机在运行时所需要的无功功率，由两部分组成：一部分是励磁支路的无功功率（即铁损）；另一部分是负荷支路的无功功率（即铜损）。小容量的异步电动机主要是励磁支路的无功功率，当负荷由零到满载时，其变化很小。而负荷支路的无功功率随负荷增加而增加，其值一般要比励磁支路无功功率要小，异步电动机容量越小，相对的比例也越小，小容量的异步电动机从空载到满载，其总的无功功率变化不大。以Y系列为例：电机额定容量为0.75kW，空载时无功功率为0.531kvar，而满载时为0.646kvar。异步电动机随着容量的增大，从空载到满载所需的总无功功率变化相应加大。如：电机额定容量为15kW时，空载所需无功功率为4.741kvar，而满载时为9.178kvar。表1为几种小容量Y型异步电动机在不同负载下所需的无功功率。从表中可知电动机无功功率在不同负载下的变化。表1几种小容量Y型异步电动机在不同的负载率下所需的无功功率型号额定容量不同的负载率下所需的无功功率（kvar）空载5%10%20%40%60%70%80%90%满载Y801-20.750.5310.5260.5320.5230.5430.5790.5990.6170.6340.646Y802-21.10.6900.6830.6800.6830.7160.7690.7950.8170.8370.818Y90s-21.50.9760.9760.9620.9631.0041.0721.1081.1401.1701.192Y9001-22.21.2111.2291.2251.2321.2971.4021.4561.5071.5521.592Y1001-231.6911.6711.6591.6561.7201.8351.9001.9672.0262.073Y112M-241.8951.8781.8711.8882.0222.2292.3432.4502.5552.651Y132S1-25.52.2222.1992.1952.2382.4782.8232.9983.1703.3393.473Y132S2-27.52.6162.5882.5922.6823.1013.6563.9484.2114.4704.496Y160M1-2114.4604.0924.1674.1044.5405.2495.6366.0316.4256.809Y165M2-2154.7414.6494.6184.7355.5246.6857.3317.7498.5779.178因此，对低压电动机的无功补偿，其并联电容器在运行时的实际补偿容量，只要能补偿其励磁功率，就能使异步电动机运行的功率因数在负载率从40%-100%都有很高值（0.9以上）。而低负载时，其功率因数达不到0.9，但由于所需的无功功率很小，因此产生的线损不大，而比无补偿时的无功损耗降低了很多。以上仅为15kW以下小电动机的补偿特点。随着电动机功率的增加，电动机负载率与功率因数有如下关系（见表2）。表2电动机负载率与功率因数的关系负载率00.250.50.7510.20.50.770.850.88由于并联电容器在异步电动机的额定电压下，所产生的无功功率小于异步电动机在额定电压下空载时需要的励磁功率（略小于空载无功功率）。当电压上升时，电容器所产生的无功功率随电压的平方增加，而异步电动机因铁芯的磁饱和，其需要的无功功率增加将大于电容器的无功功率增加；当电压下降时，异步电动机和电容器的无功功率几乎都将随电压的平方下降。因此，并联电容器的补偿容量在运行时所产生的无功功率，总小于异步电动机的不同负载下所需的无功功率。所以不会产生过补偿。由于电容器的无功功率比补偿异步电动机空载无功功率要略小一点，也就是说仅为励磁功率，因此，也就不会产生异步电动机的自励现象。对低压三相异步电动机采用就地无功补偿，比集中无功补偿要经济、简单、可靠得多。因为，虽然它装置的总无功容量要为集中无功装置总无功容量的34倍，但集中无功补偿装置的单位容量的费用却为就地补偿电容器的46倍左右。而且，采用三相低压异步电动机就地无功补偿可降低工矿、企业内的低压电网损失，节约了能源，减少了电费支出。三相低压异步电动机就地无功补偿电容器可选常用的低压自愈式金属化膜电容器，该电容器以金属化聚丙烯薄膜作电极和介质，其产品具有自愈性，并且有重量轻、体积小、损耗低等优点，特别是价格低。考虑到工矿企业电网电压波动较大，加上无功补偿后，电压要相应提高一点，电容器的额定电压宜选用常规的400V产品。但要求电容器接线端子、引线等带电体不能外露，以确保安全。1低压异步电动机补偿方式的选择：在供电系统中补偿有三种方式：高压集中补偿、低压集中补偿和低压就地补偿。由于在我厂实际供电系统中，采用6kV并联电容器集中补偿方式。回流车间和加速澄清池均为低压进线，距配电室较远且分散，为了尽量减少线损和电压损失，宜采用低压异步电动机无功功率就地补偿方式。2低压异步电动机补偿装置投切方式的确定由于异步电动机本身就是很好的放电线圈，所以在异步电动机外加电源电压失去时，三相低压异步电动机专用无功补偿电容器可以向异步电动机放电，使电容器端电压很快下降到零，在电网电压复现时，就不会出现过电压。因此，异步电动机与电容器补偿装置之间，不用加装熔断器保护。在开/停异步电动机时，电容器补偿装置同时投入或断开。3异步电动机就地补偿器容量的选择及配置3.1补偿容量的选择选择就地补偿装置的方法有三。 按电动机的空载电流选择为防止自激过压通常推荐：式中：补偿容量，kvar；电动机额定电压，kV；电动机空载电流，A补偿系数（一般取0.9-0.98） 按电动机补偿前后的功率因数选择 式中：电动机的额定功率，kW；补偿前的功率因数；补偿后的功率因数。两种计算方法取得的值结果往往不一致，如按第二种方法算出的值小于第一种方法的计算结果，则以第二种方法计算结果为准，如第二种方法算出的值大于第一种方法的计算结果时，以第一种计算结果为准，补偿率。 查表法选择按电动机类型不同.容量不同来查表，选择电动机补偿容量（kvar）。并附表3、表4表3JO2常用三相异步电动机（15kW以下）专用无功补偿电容器容量配置表电动机容量（kW）电容器容量（kvar）二级四级六级八级06-0.50-0.80.500.600.80-1.10.600.801.20-1.50.601.001.20-2.20.801.201.902.2031.201.601.902.6041.602.202.203.005.52.202.603.003.507.53.003.004.005.00104.003.006.006.00134.005.007.008.00表4Y系列（380V）三相异步电动机无功就地补偿器容量（kvar）表电动机容量（kW）电容器容量（kvar）二级四级六级八级114578154681018.5589112279101230101011154514141419551717172275222325309026263036110313640431604550表3、表4为JO2系列、Y系列常用三相异步电动机就地无功补偿电容器容量配置表，是根据各异步电动机在不同负载下所需的无功功率选择的，对改善功率因数的效果是满意的。防止自激磁的措施：采用电容器就地补偿的电动机，切断电源后，电动机仍会在惯性作用下继续转动一段时间，此时电容器的放电电流成为激磁电流，可使电动机的磁场因自激磁而产生电压，电动机即运行于发电状态，可能导致对电机及电容器绝缘的损坏。所以补偿设备的容性电流值应不大于电动机空载电流值的90%。由于异步电动机补偿电容器容量，要根据各种规格电动机在不同负载下所需的无功功率以及电容器容量误差等因素来选择，不能简单地用0.4倍电动机的额定容量来确定。这是因为不同系列、不同容量、不同极数的异步电动机其空载的无功功率与电动机的额定功率之比相差是很大的。从表1中可明显看出，三相低压异步电动机专用无功补偿电容器容量的选择既要考虑到尽量减少不同规格数量，又要考虑一种规格尽可能多的适用于几种异步电动机的型号。同时还要保证异步电动机在不同的负载时，功率因数满足补偿要求和不发生自励磁现象的过电压。3.2在我厂加速澄清池，使用的四台三相低压异步电磁调速电动机。电磁电机型号为JZT361-4型，激磁电压90伏，激磁电流3A，转速调整范围为100-1300转/分。拖动电机型号为JO2T61-4型，额定容量13kW；额定电压380V；额定电流25.6A；额定转速为1460转/分。这套供水设备长期运行在调速为500转/分。测得电机空载电流I=8.2A。经过表3JO2系列常用三相异步电动机（15kW以下）专用无功补偿电容器容量配置表综合分析后，并通过空载电流的计算补偿电容量和实际运行负载率低，选定北京石景山科运节能开发部生产的LLNCR-0.45-7安