關(guān)于合理選用高壓電動(dòng)機(jī)無(wú)功就地補(bǔ)償裝置的探討

摘 要：將就地補(bǔ)償裝置應(yīng)用于高壓電動(dòng)機(jī)中，有助于電能利用率的提高，實(shí)施這種技術(shù)，不僅與我國(guó)能源的節(jié)約利用相符合，也與提高資源利用率的發(fā)展政策相一致。為此在合理選用無(wú)功就地補(bǔ)償裝置上，需進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算與驗(yàn)算，并對(duì)無(wú)功就地補(bǔ)償裝置的安裝特點(diǎn)引起注意。文章作者結(jié)合自身工作實(shí)踐，就高壓電動(dòng)機(jī)無(wú)功就地補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)與電動(dòng)機(jī)無(wú)功補(bǔ)償容量的計(jì)算方法展開(kāi)了論述，并對(duì)高壓就地電容補(bǔ)償裝置選擇和使用中應(yīng)注意的一些問(wèn)題做了簡(jiǎn)要說(shuō)明，旨在更好對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)無(wú)功就地補(bǔ)償裝置予以選用。

關(guān)鍵詞：高壓電動(dòng)機(jī)；無(wú)功就地補(bǔ)償；合理選用

1 高壓電動(dòng)機(jī)無(wú)功就地補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)

（1）相對(duì)于傳統(tǒng)的集中補(bǔ)償技術(shù)來(lái)說(shuō)，應(yīng)用無(wú)功就地補(bǔ)償裝置，有助于高壓電動(dòng)機(jī)功率因素的提高，增加的一定電能提供中有用功的利用，讓電費(fèi)的支出在相同的工作強(qiáng)度中大幅減少，企業(yè)資本投入也大大減少，對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)起到了積極作用，同時(shí)也使用電質(zhì)量的穩(wěn)定性得到了保證，讓高壓電動(dòng)機(jī)的使用時(shí)間延長(zhǎng)[1]。

（2）應(yīng)用無(wú)功就地補(bǔ)償裝置，可在啟動(dòng)高壓電動(dòng)機(jī)時(shí)對(duì)其進(jìn)行有效的保護(hù)，借助恒定控制對(duì)電流予以啟動(dòng)，讓高壓電動(dòng)機(jī)即使在很小的電流沖擊下也能順利開(kāi)啟，使大電流不會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)造成較大的沖擊，同時(shí)也避免了電路在傳輸中受到損耗[2]。

（3）通常來(lái)說(shuō)，高壓電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用環(huán)境都較為復(fù)雜，一般都應(yīng)用于重型機(jī)械工程之中，因此高壓電動(dòng)機(jī)在較大負(fù)載的情況中需要較大電壓的提供才可以正常的運(yùn)行，但應(yīng)用無(wú)功就地補(bǔ)償裝置，就讓機(jī)械的正常運(yùn)作在低電壓環(huán)境下也可進(jìn)行。

2 電動(dòng)機(jī)無(wú)功補(bǔ)償容量的計(jì)算方法

《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-1995第5.0.10條中曾明確規(guī)定“應(yīng)將接在電動(dòng)機(jī)設(shè)備側(cè)電容器的額定電流控制在電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流0.9倍的范圍內(nèi)，確定其饋電線與過(guò)電流保護(hù)裝置的整定值，應(yīng)以電動(dòng)機(jī)-電動(dòng)容器組的電流為準(zhǔn)。[3]”之所以出臺(tái)這條規(guī)定，皆是因?yàn)閷⒕偷匮a(bǔ)償電容器裝于單臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)中時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)突然和電源相脫離，電容器就將會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)放電，進(jìn)而出現(xiàn)自勵(lì)磁現(xiàn)象。若補(bǔ)償電容器容量較大，或由于電動(dòng)機(jī)慣性轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生過(guò)電壓，從而損壞電動(dòng)機(jī)。為了有效杜絕此類現(xiàn)象發(fā)生，電容器補(bǔ)償容量不宜過(guò)大，應(yīng)以電容器組在此時(shí)的放電電流低于電動(dòng)機(jī)空載電流為限，因而規(guī)定應(yīng)將其控制在電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流的0.9倍之內(nèi)。

一般情況下，有兩種選擇就地補(bǔ)償裝置容量Qc的計(jì)算方法：

2.1 根據(jù)電動(dòng)機(jī)空載電流選擇的方法

Qc=0.9（UeIo）

式中：Io為電動(dòng)機(jī)額定空載電流（A）；Ue為供電系統(tǒng)額定線電壓（kV）

如果無(wú)法在產(chǎn)品樣本中查到電動(dòng)機(jī)空載電流Io，可采取下列公式進(jìn)行估算：

Io=2IN（1-cos?N）或Io=（sin?N-cos?N/2nT）

式中：IN為電動(dòng)機(jī)額定電流（A）；?N為電動(dòng)機(jī)未經(jīng)補(bǔ)償時(shí)的功率因數(shù)角；nT為電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，通常取1.8-2.2

需要引起注意的是，如果實(shí)際運(yùn)行電壓和電容器額定電壓存在差異時(shí)，Qc1則為電容器的實(shí)際補(bǔ)償容量：

Qc1=（Uw/UNC）2QNC

式中：UNC為電容器的額定電壓；QNC為電容器的額定補(bǔ)償容量；Uw為電容器實(shí)際工作電壓

2.2 根據(jù)電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償前后的功率因素選擇

式中：P為電動(dòng)機(jī)的額定功率（kW）；cos?1為補(bǔ)償前的功率因素；cos?2為補(bǔ)償后的功率因素

建議cos?2的選取在0.95-0.98范圍內(nèi)。

2.3 驗(yàn)算

上述兩種計(jì)算方法得到的QC值結(jié)果通常都有所差別，如果根據(jù)第二種方法算出的QC值比第一種方法的計(jì)算結(jié)果小，那么則以第二種方法的計(jì)算結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)，如果第二種方法算出的QC值比第一種方法的計(jì)算結(jié)果大，那么則以第一種方法的計(jì)算結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)。

通過(guò)對(duì)補(bǔ)償電容量QC的初步計(jì)算將電容器額定電流Ic計(jì)算出來(lái)，這一電流一定要比電動(dòng)機(jī)的空載電流Io小，通常取Ic≤0.9Io，若Ic大于0.9Io，則需要對(duì)Qc予以修正，以避免電機(jī)產(chǎn)生較高的自刺磁電壓。

通產(chǎn)情況下，均以補(bǔ)償率來(lái)表示衡量補(bǔ)償容量。補(bǔ)償率=Qc/P。電動(dòng)機(jī)容量與其功率因素呈正比，容量越大，其功率因素也就越高，但其與TAN?1值呈反比，TAN?1值越小，KB值也就越小；電動(dòng)機(jī)的級(jí)數(shù)越高，其轉(zhuǎn)速則偏低，但補(bǔ)償率KB值越高。

3 高壓就地電容補(bǔ)償裝置選擇和使用中應(yīng)注意的一些問(wèn)題

3.1 防止自刺磁措施

一般情況下，當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)用電容器就地補(bǔ)償后，即使切斷電源，電動(dòng)機(jī)仍然會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間，這多和其受到慣性影響有關(guān)，這時(shí)電容器的放電電流就會(huì)以激磁電流的形式出現(xiàn)，可讓電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)由于自激磁而產(chǎn)生電壓，電動(dòng)機(jī)便處于發(fā)電狀態(tài)，但卻或許會(huì)損壞電機(jī)和電容器絕緣，避免措施是：應(yīng)將補(bǔ)償設(shè)備的容性電流值控制在低于電動(dòng)機(jī)空載電流值的90%之內(nèi)。

3.2 防止產(chǎn)生諧振的措施

作為線性無(wú)功裝置，電容器不產(chǎn)生諧波，但將電容器安裝于電力系統(tǒng)中，或許會(huì)造成一個(gè)諧波頻率上出現(xiàn)整體或部分的諧振。

當(dāng)下式中n值為整數(shù)時(shí)，電容器則會(huì)在n次諧波下產(chǎn)生諧振，因此必須要對(duì)其予以有效防止。

式中：Sk為電容器安裝處的短路容量（MVA）；Qc為補(bǔ)償電容器的容量（Mvar）。

當(dāng)n值越和系統(tǒng)中出現(xiàn)的某次諧波相接近，其就會(huì)產(chǎn)生越大的影響。針對(duì)這樣的情況，必須采取一定措施對(duì)頻率進(jìn)行改變，即利用在電容器組上對(duì)諧波進(jìn)行串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電感的抑制。

3.3 保護(hù)回路中的一些問(wèn)題

需注意，在對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)回路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，若出現(xiàn)總電源失電的情況，控制電動(dòng)機(jī)的斷路器需立即跳閘，不然在電氣系統(tǒng)中因?yàn)樗衅渌碾娙萜鹘M都有效地和本組電動(dòng)機(jī)的電容器組以并聯(lián)的形式存在，就會(huì)因?yàn)樽詣?lì)磁和產(chǎn)生較高的過(guò)電壓。為此，裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)是非常有必要的，若情況所需還需對(duì)逆功率（方向保護(hù)）進(jìn)行裝設(shè)。

3.4 裝置本身的選擇

在對(duì)高壓就地電容補(bǔ)償裝置進(jìn)行選用時(shí)，還需對(duì)使用環(huán)境的問(wèn)題引起注意，因?yàn)橐话闱闆r下這一裝置都安裝于電動(dòng)機(jī)旁，所以機(jī)旁的環(huán)境溫度、環(huán)境條件都要引起格外重視，尤其需配合其他專業(yè)，將足夠大的空間預(yù)留出來(lái)，以對(duì)電容補(bǔ)償裝置予以擺放[4]。除此之外，還需對(duì)裝置自身的散熱通風(fēng)等問(wèn)題進(jìn)行充分考慮。

4 結(jié)束語(yǔ)

在電力工程中，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值巨大，不論是在低壓配電網(wǎng)中，還是使用高壓電動(dòng)機(jī)，應(yīng)用無(wú)功就地補(bǔ)償裝置，均可使電能的利用效率大大提高，并且有效地保護(hù)電器元件與電機(jī)，不論是站在經(jīng)濟(jì)層面分析，還是站在能源的利用層面分析，都是一項(xiàng)不可或缺的節(jié)約措施。特別是對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)，大額定容量，更具有明顯的節(jié)能效果，因而應(yīng)加大其在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中的推廣力度。

參考文獻(xiàn)

[1]宋杰東，盧雪梅，盧啟虎.淺談無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的功能及應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2011，11：42-45.

[2]劉賢斌，呂韜，陳藝.高壓無(wú)功就地補(bǔ)償裝置補(bǔ)償電容器組的選用[J].電力電容器與無(wú)功補(bǔ)償，2011，04：24-28.

[3]張香明.10kV高壓電動(dòng)機(jī)的無(wú)功就地補(bǔ)償[J].農(nóng)村電氣化，2010，04：49-50.

[4]李秋萍.高壓電動(dòng)機(jī)加裝無(wú)功補(bǔ)償裝置的探討[J].教育現(xiàn)代化（電子版），2015，03：78-79.