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低圧電動機無功補償初步探測

 發布時間:2017-03-29

在工礦企業供電系統中,大部分負載為功率因數僅為0.7~0.85的中小型低壓三相異步電動機,導緻供電系統功率因數較低,使得電源設備的容量不能夠得到充分利用,增大了輸電線路的損耗。為了降低供電系統的無功消耗,提高供電系統的供電能力與供電質量,往往采取對供電線路進行集中補償或者同步補償,但是,這隻可以解決因企業外電網供電線路中傳送的無功負荷所帶來的問題,卻沒有改善企業内部供電線路的功率因數及線路損耗。

  1、低壓異步電動機就地無功補償的原理

  由于在電感負載中産生的滞後無功電流和在電容負載中産生的超前無功電流能夠進行相互補償,因此在電動機電源終端并聯一個适當容量的電容器就能使電動機所需大部分無功電流由并聯的電容器供給,從而使輸配電線路上的總電流得以減少,線路的損耗得到降低。

  從異步電動機的等效電路中可知,異步電動機在運行時所需要的無功功率由勵磁支路所需的無功功率與負荷支路所需的無功功率兩部分組成。對于異步電動機主要為勵磁支路所需的無功功率,當負荷由零到滿載時,其變化會很小,随着負荷的增加會略有下降;但是負荷支路所需的無功功率會随負荷的增加而增加,其值一般也會要比勵磁支路所需的無功功率要小,通常情況下,異步電動機容量越小,其相對的比例也就越小。

  在電動機正常工作時,設線路輸送的有功功率P為恒定的,視在功率為S1,無功功率為Q1,功率因數為COSφ。如果對該電動機的無功功率進行就地補償,從而使其視在功率為S2,無功功率為Q2。因此,在就地并聯安裝了一個Qc=(Q1-Q2)的無功電容量後,電動機從電源吸收的無功功率就會由原來的Q1減少到Q2,視在功率S2将會小于S1,從而使得功率因數得到提高。因此,在無功功率機進行就地補償後,就相當于減少了線路輸送的視在功率。

  2、三相低壓異步電動機就地無功補償的優缺點

  其好處:(1)簡單、價廉。由于隻是在電動機上并聯一台合适的專用電容器,而不需外加其它任何保護裝置,因此便于推廣;(2)在提高低壓電網的功率因數,降低線損的同時,還可以提高供電電網的功率因數,降低配電網的線損;(3)對于用戶來講,不僅節約了内線損耗,減少了電費,還可以避免因功率因數不合格而罰款;(4)由于補償電容器是随電動機投切,因此隻要補償的電容器容量配置适當,就不會存在無功過補償的現象,具有較為理想的補償效果。

  缺點為:(1)如果電動機經常停用,那麼電容器的利用率及經濟效益将會相應的降低;(2)因為是分散安裝,所以對于集中安裝所需的電容量就較大,每千乏的投資也會較大;(3)若補償量選擇過大,可能會使電機過勵而損壞;(4)電容器在設備附近容易受振動的影響。

  3、典型的無功補償方式

  3.1 集中補償

  即在企業内部配電室的0.4kV母線上集中安裝電容器實現補償。此種補償方式的優點:對于提高企業内部的供電能力,節約變配電損耗有着積極作用。此外,可提高電源電網的功率因數。但是,由于企業内部的電動機大都是通過低壓導線進行連接而分散在各個生産車間,形成了企業内部的輸配電網絡,所以大量的無功電流仍然會在企業内部的輸配電線路中流動,使得這些無功電流在企業内部所造成的損耗依然不能得到解決為該補償方式的一大缺點。

  3.2 随機補償

  将一個适當容量的電容器并聯在電動機的電源終端,通過控制、保護裝置與電機進行同時投切。對于起動為Y起動的電動機,應把補償電容器的三個接線端子與電動機的D4、D5、D6 三個端子相連,使得電動機在Y連接起動的同時也把三相電容器進行短接起來,在起動完畢後,當電動機進入連接運行時,電容器和電動機的繞組并聯,并投入到正常運行。該補償方式具有以下優點:(1)電動機所需的無功電流大部分可由并聯的電容器供給,使得輸配電線路上的總電流得到減少,降低線路的損耗,減少企業内部的損耗。某些工作人員曾經做過一個測試:一台11kw電動機,在同樣的負荷情況下,電容器安裝前後的工作電流分别是為16A、14A。(2)具有占位小、投資少、配置安裝容易、維護簡單、事故率低等特點。(3)以補勵磁無功為主,可較好的限制電網無功峰荷。

  4、應注意的問題

  (1)要防止高次諧波電流對補償裝置的影響。無功就地補償裝置不适合同可控矽裝置安裝在同一變壓器系統下,這樣可有效的防止可控矽裝置所産生的高次諧波電流對補償裝置的損壞,同時,還可以防止補償裝置造成高次諧波分量增大,導緻波形畸變及供電質量惡化。

  (2)新裝補償器在投入運行前必須作到:電容器應接地良好,整體保護等處于正常狀态;在初運行時,對電容器應進行3次合閘試驗,在拉閘後應使其充分放電;此外,應檢查三相電流的平衡情況,保證各相電流的相對差值不超過5% 。

  (3)對要安裝補償電容器的電動機,必須不能承受反轉或者反接制動。在電動機仍在繼續運轉,并産生相當大的反電勢時,不能夠進行再起動,應當避免電容器、電動機所産生自激電壓。

  (4)電動機在采用并聯電容器進行就地補償後,應當按照實際來降低無功電流值,對于電機保護用的熱繼電器或者其它保護元件,必須重新給予整定。

  (5)當周圍空氣中存在可燃成分時,應當采取相應的隔爆措施。

  5、結語

  低壓電動機就地無功補償是一種簡單、經濟、可靠的無功補償方法,應當在廣大的鄉鎮和工礦企業中推廣提高了功率因數,降低了負荷電流及低壓電網的線損,使得電動機端電壓普遍得到提高,提供了供電質量與供電能力,設備導線發熱現象得到極大改善,從而延長了設備的使用壽命,消除了事故隐患。


電網諧波來自于3個方面:

1.發電源質量不高産生諧波:發電機由于三相繞組在制作上很難做到絕對對稱,鐵心也很難做到絕對均勻一緻和其他一些原因,發電源多少也會産生一些諧波,但一般來說很少。

2.是輸配電系統産生諧波:輸配電系統中主要是電力變壓器産生諧波,由于變壓器鐵心的飽和,磁化曲線的非線性,加上設計變壓器時考慮經濟性,其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上,這樣就使得磁化電流呈尖頂波形,因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結構形式、鐵心的飽和程度有關。鐵心的飽和程度越高,變壓器工作點偏離線性越遠,諧波電流也就越大,其中3次諧波電流可達額定電流0.5%。

3.是用電設備産生的諧波:晶閘管整流設備。由于晶閘管整流在電力機車、鋁電解槽、充電裝置、開關電源等許多方面得到了越來越廣泛的應用,給電網造成了大量的諧波。我們知道,晶閘管整流裝置采用移相控制,從電網吸收的是缺角的正弦波,從而給電網留下的也是另一部分缺角的正弦波,顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路,在接感性負載時則含有奇次諧波電流,其中3次諧波的含量可達基波的 30%;接容性負載時則含有奇次諧波電壓,其諧波含量随電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器,變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流;如果是12脈沖整流器,也還有11次及以上奇次諧波電流。經統計表明:由整流裝置産生的諧波占所有諧波的近40%,這是最大的諧波源。

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