水泥生产中电动机就地补偿技术的应用

水泥 2007-07-12

电动机利用电容进行无功补偿的目的是提高电动机功率因数，减少无功功率和线路损耗，补偿方式有集中、分组和就地补偿三种。水泥生产中，用电设备多且分散，宜采用就地补偿方式。

　　若要确定补偿用电容器容量大小，须了解补偿前后的功率因数。补偿前的功率因数是通过检测电动机线路中的电流Ｉ、电压Ｕ及功率Ｐ，由得到的。而补偿后的功率因数则需通过经济测算来确定。

1　无功补偿经济当量的合理确定
　　无功补偿经济当量指的是每补偿1kV·A的无功功率，在系统中引起的有功功率损失的减少量。
　　在实际应用中，根据补偿设施的投资量和节约电能的增加值，进行经济测算比较，确定合理的无功补偿量Qk。
　　
在实际工作中，我们对Y系列的7.5、10、18.5、22、32kW的电动机进行补偿试验，用加权平均值测绘了功率因数与单位补偿容量的变化曲线，从曲线变化规律可分析出：当功率因数补偿到0.96以上时，功率因数每增加0.01时，需用的无功补偿容量将增加数倍。功率因数补偿过高，增加了投资成本，技术上产生的谐波也较大，造成得不偿失的后果。在理论和实践中，我们初步认为功率因数补偿到0.95时最合适。

2　合闸涌流及其高谐波的预防

2.1　合闸涌流
　　
用电容对电动机进行就地补偿时，在电动机合闸启动时，有涌流现象存在。实验说明，单独一组电容器的合闸涌流约为其额定电流的5～15倍，过电压约为相电压的2～3倍，振荡频率在250～4000Hz之间。多组并联电容器组的合闸涌流可达到自身额定电流的20～55倍，过电压值约为相电压，振荡频率高达1500Hz。

2.2　高次谐波
　　
用电容器对电动机进行就地补偿，电容受高次谐波干扰的来源，一是自身系统合闸产生的高频振荡带来的高次谐波。二是系统中其它电气设备产生的高次谐波。

2.3　预防措施
　　
一般合闸涌流持续在极短的几毫秒内，单独一组的合闸涌流可降到无害的程度。多组电容器所产生的合闸涌流，有时能使电路中相应的开关或自身损坏，或减少使用寿命。由于高次谐波的频率很高，它能导致电容器的容抗减弱。这时，基波电流和谐波电流分量的叠加，使电流波形畸变，同时导致电网产生谐波电压又与电源电压叠加，使电压畸变。这不仅造成电网质量变差，导致电气设备的损耗增加，效率降低，还会出现电气设备绝缘老化，使用寿命缩短等不良故障。
　　
预防的措施是在电动机就地补偿的电容器组里串联电抗器，限制高次谐波和涌流，在电路里增设熔断器，以保护电容。
　　

串联电抗器的电抗值：
　　

　　即电抗值约等于6%的容抗值。

　　熔丝额定电流值：
　　　　

IRe=(1.5～2.5)Ice
　　

Ice为电容器的额定电流。

3　电容就地补偿与电动机的接线
　　
对于直接启动或经自耦降压器启动的电动机，采用电容器进行补偿的接线方法是：将电容器组成“△”形联接后，再与电动机的电源线并联。
　　
对于采用“Y-△”方式启动的电动机，用电容器进行补偿时的接线方法是：电容器联接成△，并直接并联在电动机每相线圈的出线端子上，这样在运行时才能保持电容器和电动机线圈的接法一致。

4　电容器就地补偿必须注意的问题
　　1)配用电容器就地补偿装置的电动机，不允许通过电源反相或调整两相线的方法实现其停机与反转。
　　2)在瞬间快速正反转的电动机上不宜采用就地补偿技术。
　　3)启动频繁的电动机上不宜使用。
　　4)在相距不远的同一电源里实施就地补偿的多台电动机，不得同时启动，且间隔时间大于涌流时间10倍以上。
　　5)如因故障对补偿系统进行紧急停机检修时，必须先人工放电。
5　应用举例
　　
我厂生产用水泵，配用的电动机为Y180L-4，Pe=22kW，Ue=380V，Ie=42.5A，ηe=92.5%，cosΦ=0.85，电源线为25mm2的铜芯聚乙烯电缆，L=350m，铜线电阻率ρ=1.67×10-2Ω·mm2/m。
　　

补偿步骤如下：

　