襄陽源創電氣有限公司小王告訴我們:在水泥廠常用的無功功率補償方法有：變電站補償、隨機補償和隨器補償等。

 

　　（1）變電站補償：補償裝置一般集中接在變電站10kV母線上，因此具有管理容易、維護方便等優點，缺點是這種補償方式對10kV配電網的降損不起作用。

 

　　（2）隨機補償：將電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電動機同時投切的一種無功補償方式。隨機補償的優點是用電設備運行時，無功補償裝置投入；用電設備停運時，補償裝置退出。更具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低的特點。適用于補償電動機的無功消耗，以補勵磁無功為主，可較好的限制配電網無功峰荷。年運行小時數在1000h以上的電動機采用隨機補償較其他補償方式更經濟。

 

　　（3）隨器補償：將低壓電容器通過低壓熔斷器接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。隨器補償的優點是接線簡單，維護管理方便，能有效地補償配電變壓器空載無功，使該部分無功就地平衡，從而提高配電變壓器利用率，降低無功網損，是目前無功補償有效的手段之一。缺點是由于配電變壓器的數量多、安裝地點分散，因此補償工作的投資比較大，運行維護工作量大。

 

　　一、“無功補償”電容器容量計算舉例

 

　　1.1 電容器的容量計算

 

　　電容器的補償容量，需根據配變容量、負荷容量、負荷性質、三相電壓平衡度、自然功率因數、目標功率因數等背景參數，經過計算確定。

 

　　（1）對于35～110kV變電所中電容器裝置的總容量，按照無功功率就近平衡的原則，可按主變壓器容量的10%～30%考慮。并建議10kV側電容器組分組容量確定為2000、3000、6000kvar。

 

　　（2）對于普通負荷的公用變的0.4kV低壓補償，可按配變容量的20%～30%進行補償。

 

　　（3）當三相電壓不平衡時（如單相負荷較多），需考慮一定容量的分相補償。

 

　　（4）對于企業專用變壓器的0.4kV低壓補償，可按配變容量的30%～60%進行補償。

 

　　（5）當補償點處有諧波時，還要考慮串聯一定比率的電抗器，以構成調諧支路，濾除線路上的高次諧波。

 

　　（6）當采用固定補償方式時，補償總容量應選小些，避免線路輕載時出現過補，產生無功倒送。

 

　　（7）當采用自動補償方式時，補償總容量應選大些，避免高峰負荷時出現欠補，造成力率過低。

 

　　（8）當電容器額定電壓與系統標稱電壓不相等時，補償容量≠安裝容量，裝機容量需進行修正。

 

　　1.2 隨機補償裝置電容器容量QC的計算公式

 

　　（1）按電動機的空載電流選擇

 

　　高壓電動機隨機裝置電容器容量計算：

 

　　以從電動機樣本中查取；③經驗方法，對于大容量電動機，約為額定電流的20%～35%。對于小容量電動機，約為額定電流的35%～50%（計算后，應該取小值，帶入計算）。

 

　　建議：兩種計算方法取得的QC值的結果可能并不一致，應采用較小的數值。

 

　　高壓電動機采用進相器實施無功補償，也是近年來應用比較多的一種隨機補償設備。

 

　　與電機定子側并聯電容器的補償方式有著本質的區別。電容補償只是在電機之外的電網上對電機的無功進行補償，無法改善電機本身的運行狀況；而進相機裝置是串接在電機轉子回路中，不僅可顯著提高功率因數，使電機定子電流約減少15%~20%左右，而且電機溫升明顯降低，電機的效率和過載能力有一定提高。

 

　　經濟效果分析舉例

 

　　（1）顯著改善電壓質量

 

　　從（3）式可以看出，越靠近線路末端裝設無功補償裝置效果越好。

 

　　（2）降低電能損耗

 

　　如輸送的有功P為定值，加裝無功補償設備后功率因數由cosΦ提高到cosΦ1，因為P=U×I×cosΦ，負荷電流I與cosΦ成反比，又由于P=I2R，線路的有功損失與電流I的平方成正比。當cosΦ升高，負荷電流I降低，即電流I降低，線路有功損耗就成倍降低。反之當負荷的功率因數從1降低到cosΦ時，電網元件中功率損耗將增加的百分數為ΔPL%，計算如下：

 

　　③安裝無功補償設備，可使發電機多發有功功率。系統采取無功補償后，使無功負荷降低，發電機就可少發無功，多發有功，充分達到銘牌出力。

 

　　（4）減少用戶電費支出

 

　　①可以避免因功率因數低于規定值而受罰。

 

　　②可以減少用戶內部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，因而相應可以減少電費的支出。

 

　　三、應用說明

 

　　對于遠離配電中心、功率又比較大的低壓電動機采用無功功率就地補償，就是把電動機所需要的無功電流局限在電動機設備的終端，實現無功功率就地平衡，使得整個變配電網絡的功率因數都比較高，有效地減少輸配電線路的無功損耗。

 

　　同時，低壓電動機采用無功就地補償裝置，還有利于降低電動機起動電流，延長電動機與控制設備的使用壽命。低壓電動機起動頻繁或經常正反轉的場合，不宜采用就地補償。

 

　　電容器對電壓變化十分敏感，長時間過電壓會使電容器嚴重發熱，電容器的絕緣會加速老化，壽命縮短，甚至發生電擊穿或熱擊穿；電網電壓一般應低于電容器本身的額定電壓，長期工頻穩態過電壓不得超過1.1倍額定電壓。因此，并聯電容器裝置必須能在1.05倍額定電壓下長期運行，并在一晝夜中，在高不超過1.1倍額定電壓下允許運行時間不超過6h；當周圍空氣溫度24h平均高值低于標準10℃時，電容器能在1.1倍額定電壓下長期運行。根據調查，部分水泥企業的低壓配電電壓經常運行在420～430VAC之間，這對電容器的安全運行是十分不利的。同時，對電動機的節能經濟運行也是十分不利的，建議加強這方面的管理工作。

 

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