無功補償在中小型排灌泵站中的應用

黃耀雄

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

關鍵詞：無功補償；排灌泵站；接線方式；電網質量

中圖分類號：S277.92 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.119

排灌泵站的負荷主要來自異步電動機，其用電特點是季節性強、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，則會導致系統無功電量不平衡、功率因數達不到要求。對于這種負荷，通常采用隨機補償的方式，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，并根據負載變化自動切、投電容組進行無功補償。

1 作用和獲得途徑

無功補償的作用主要有以下4點：①提高配電系統和電動機的功率因數，降低設備所需的變壓器容量，這樣既節約了能源，又減少了一次性工程投資；②穩定電網電壓，提高電網質量；③減小輸、變、配電設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電容器，并利用功率自動補償裝置在負載側進行集中補償，提供滯后的無功功率以補償感性負荷。并聯電容器操作簡單，補償控制器方便、靈活，可使補償容量更加合理。

2 補償要求

根據水利電力部《電力系統電壓和無功電力技術導則》中的規定和農網改造的技術要求，電力用戶的功率因數應滿足以下規定：①高壓供電的工業用戶和高壓供電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶功率因數應為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應為0 .85以上。達不到上述規定者，應裝設必要的無功補償裝置。

3 補償容量的計算

4 補償設備和接線

4.1 補償設備

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，與極板的電容器統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，介質損耗低。表1列出了自愈式電容器和油浸紙介質式電容器的性能。由表1中的數據可見，前者比后者的工作場強高得多，而介質損耗因數tgδ又低得多。②體積小、容量大、質量輕。③具有自愈性能。自愈性能是指電容器在運行中產生介質擊穿時，故障點周圍溫度劇升，使該處膜上金屬層迅速氣化、揮發，在數微秒的時間內，兩金屬層間立即恢復電氣絕緣，使電容器保持正常運行。④元件在發生永久性擊穿時不會引發爆炸。比如CLMB系列產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生的全部能量，不存在爆炸的危險；CLMD系列產品的電容元件內保護被永久擊穿時，特殊設計的電容器結構會使元件內部的熔絲熔斷，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部接線中，在低壓網絡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備。連接線的線徑可按額定電流估算，通常1 kVAr相當于2 A。

對泵站內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負載的變化實時地對控制補償電容器的交流接觸器發出指令，切、投電容補償無功功率。

5 補償的節能效益

安裝隨機電容補償器后，可提高功率因數、降低可變損耗。當功率因數由cosφ1提高到cosφ2時，可變損耗降低的百分數可由公式（5）計算，補償前、后的線路損耗分別可由公式（3）（4）計算：6 結束語

綜上所述，無功補償技術是節電降耗時可采用的一種比較經濟、實用的補償方式，具有投資少、安裝容易、配置靈活、維護簡單、事故率低等優點。年運行小時數在1 000 h以上的電動機采用隨機補償的方式比采用其他補償方式更加經濟，補償設備的投資可在1～2年內收回。

參考文獻

[1]彭德遲.排水泵站無功就地補償裝置的應用與研究[J].給水排水，2007（S1）.

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

〔編輯：張思楠〕