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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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Y801-2 0.75 0.531 0.526 0.532 0.523 0.543 0.579 0.599 0.617 0.63
6、4 0.646Y802-2 1.1 0.690 0.683 0.680 0.683 0.716 0.769 0.795 0.817 0.837 0.818Y90s-2 1.5 0.976 0.976 0.962 0.963 1.004 1.072 1.108 1.140 1.170 1.192Y9001-2 2.2 1.211 1.229 1.225 1.232 1.297 1.402 1.456 1.507 1.552 1.592Y1001-2 3 1.691 1.671 1.659 1.656 1.720 1.835 1.900 1.967 2.026 2.073Y112M-2 4 1.8
7、95 1.878 1.871 1.888 2.022 2.229 2.343 2.450 2.555 2.651Y132S1-2 5.5 2.222 2.199 2.195 2.238 2.478 2.823 2.998 3.170 3.339 3.473Y132S2-2 7.5 2.616 2.588 2.592 2.682 3.101 3.656 3.948 4.211 4.470 4.496Y160M1-2 11 4.460 4.092 4.167 4.104 4.540 5.249 5.636 6.031 6.425 6.809Y165M2-2 15 4.741 4.649 4.618
8、 4.735 5.524 6.685 7.331 7.749 8.577 9.178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负载率 0 0.25 0.5 0.75 1cos 0.2 0.5 0.77 0.85 0.88由于并联
9、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
10、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
11、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
12、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。我厂两供水车间低压配电盘与异步电动机位置均为图 1图 1 低压无功补偿装置（电容器）与异步电动机直接并联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 Qc 的方法有三。i. 按电动机的空载电流选择Qc= 31/2UeIo 为防止自激过压 Qc31/2 UeIo通常推荐：Qc=K31/2UeIo式中： Qc -补偿容量， kvar；Ue-电动机额定电压，kV;Io-电动机空载电流，AK-补偿系数（一般取 0.9-0.98）ii. 按电动机补偿前后的功率因数选择Qc=P(tan 1 -tan2)=P(
13、1/cos21-1)1/2-(1/cos22-1)1/2式中：P=电动机的额定功率，kW；cos1-补偿前的功率因数；cos2-补偿后的功率因数。两种计算方法取得的 Qc 值结果往往不一致，如按第二种方法算出的 Qc 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 Qc 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 Kb= Qc /P。iii. 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 3 JO2 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
