如何對高壓電機進行無功功率補償

隨著我國高壓電機的快速發(fā)展，高壓電機的應(yīng)用越來越廣泛。如水泥廠的高壓電機，拿一座日產(chǎn)2500噸熟料水泥生產(chǎn)線來說，高壓電機差不多有9-11臺。如何對高壓電機進行無功功率補償，達到事半功倍的效果，是一個應(yīng)該引起重視的問題。國內(nèi)目前常用的是在總降10kV側(cè)集中自動補償和機旁就地電容或進相機補償2種方法，這2種方法各有利弊。這里對兩種方式分別進行分析：

1.1集中自動補償方式的介紹

高壓集中自動補償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在電動機的6-10kV高壓母線上的補償方式。這種方式，適用于用戶遠離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可以減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補償作用；補償裝置根據(jù)負荷的大小自動投切，從而合理地提高了電動機的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導(dǎo)致電費的增加。同時便于運行維護，補償效益高。

減少線路和變壓器的損耗。由于線路的損耗等于電流的平方乘以線路和變壓器的內(nèi)阻，如功率因數(shù)從0.75提高到1，補償后線路和變壓器的電流下降到補償前的75%，損耗率下降到補償前的0.752，即56%，假設(shè)高壓側(cè)的損耗為P1，低壓側(cè)的損耗為P2，則由二瓦法計算線路總損耗為􀅼

P總=P1+P2=I12*R1+I22*R2=（1/25）2*I22*R1+I22*R2=（1.6*10-3*R1+R2）*I22

無功補償的原則之一是越靠近負載效果越好。對容量較大，長期運行的電動機宜采用就地補償，直接提供電動機所需要的無功功率，進而減小電網(wǎng)的無功流量，降低線損和線路電壓降。 達到提高其功率因數(shù)、改善電壓質(zhì)量、降低線路損耗、增加出力、節(jié)約電能之目的。

1.2 集中自動補償方式的作用

集中自動補償方式的作用有：（1）可減少供電網(wǎng)、配電變壓器、低壓配電線路的負荷電流；（2）可減少配電線路的導(dǎo)線截面和企業(yè)配電變壓器的容量；（3）可減少企業(yè)配網(wǎng)的有功功率損耗；（4）補償點的無功經(jīng)濟當(dāng)量大，因而降損效果更好；（5）可降低電動機的起動電流；（6）可提升電動機的端電壓，提高電動機的效率。

2. 機旁就地電容或進相機補償

2.1 機旁就地電容或進相機補償?shù)慕榻B

電容補償是一種非常簡單的補償方式，就是在電動機的線路上并聯(lián)一個匹配的電容即可。進相機是一種專為大中型繞線式異步電機設(shè)計制作的就地?zé)o功功率補償裝置。它串接于電機轉(zhuǎn)子回路，用以提高功率因數(shù)，可顯著降低電機和電網(wǎng)的無功及有功損耗，改善電機的運行狀況，延長電機的使用壽命，對節(jié)約能源、降低單位產(chǎn)品成本、提高企業(yè)的經(jīng)濟效益具有重要意義。

2.2 進相機補償?shù)奶攸c

進相機補償?shù)奶攸c有：（1）可使異步電動機的功率因數(shù)提高到接近于1，電機定子電流減少15%-20%左右，其性能優(yōu)于傳統(tǒng)的電容補償和旋轉(zhuǎn)式進相機；（2）電機定子側(cè)并聯(lián)電容，只能在電機之外的電網(wǎng)上對電機的無功功率進行補償，無法改善電機本身的運行狀態(tài)；（3）在電機轉(zhuǎn)子側(cè)串接進相器進相之后，電機定子側(cè)的電流可大幅度下降，功率因數(shù)顯著提高，電機溫升降低，效率和過載能力也相應(yīng)提高。

因此，進相器補償與電機定子側(cè)并聯(lián)電容器就地補償有本質(zhì)的區(qū)別。靜止式進相器與自激（旋轉(zhuǎn)）式進相機也不同。

2.3 新式靜止式進相器

新式靜止式進相器采取了交一交變頻技術(shù)和微機、可控硅控制技術(shù)、可自動跟蹤電機運行狀態(tài)的變化并自動調(diào)整相關(guān)參數(shù)以達到到佳補償效果。它克服了旋轉(zhuǎn)進相機“整流子”結(jié)構(gòu)特別怕塵埃、使用壽命短、維修頻繁、費用高、規(guī)格少、難以與電動機達到佳匹配等缺點，具有參數(shù)調(diào)節(jié)容易、不怕塵埃、使用壽命長、維護方便、費用低等特點。

其中，MF系列靜止式進相器沒有傳動部件，不會產(chǎn)生火花、不怕灰塵、安全可靠􀅻能適用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點，可適配于75KW—3200KW的高低壓三相繞式異步電動機，適用于水泥、冶金、軋鋼、造紙、化工、礦山、制藥等行業(yè)，能顯著降低電動機和電力線路上的損耗、節(jié)約電能、改善電網(wǎng)供電質(zhì)量、降低電動機溫升，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

3. 總結(jié)

集中自動補償技術(shù)先進，便于管理，但設(shè)備投資大，各高壓電機的機旁無功損耗大。機旁就地電容或進相機補償，使高壓電機的功率因數(shù)大大提高，有效降低了各高壓電機的就地?zé)o功損耗，可以節(jié)省一部分運行費用，但是會增加各控制室的占地面積、土建投資和設(shè)備分散管理的難度。特別是機旁進相機補償方式，采用的是IGBT器件和電子電路控制，對維修人員的技術(shù)素質(zhì)要求高，當(dāng)項目地處偏遠或在國外，備品備件的采購也是大問題。因此，我在做國外項目或國內(nèi)西部偏遠地區(qū)的項目時，大多采取總降10kV側(cè)集中自動補償方式，而在內(nèi)地交通便利的地方則以機旁就地進相機補償方式為主。

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