如何對高壓電機進行無功功率補償

隨著我國高壓電機的快速發展，高壓電機的應用越來越廣泛。如水泥廠的高壓電機，拿一座日產2500噸熟料水泥生產線來說，高壓電機差不多有9-11臺。如何對高壓電機進行無功功率補償，達到事半功倍的效果，是一個應該引起重視的問題。國內目前常用的是在總降10kV側集中自動補償和機旁就地電容或進相機補償2種方法，這2種方法各有利弊。這里對兩種方式分別進行分析：

1.1集中自動補償方式的介紹

高壓集中自動補償是指將并聯電容器組直接裝在電動機的6-10kV高壓母線上的補償方式。這種方式，適用于用戶遠離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可以減少對電力系統無功的消耗并可以起到一定的補償作用；補償裝置根據負荷的大小自動投切，從而合理地提高了電動機的功率因數，避免功率因數降低導致電費的增加。同時便于運行維護，補償效益高。

減少線路和變壓器的損耗。由于線路的損耗等于電流的平方乘以線路和變壓器的內阻，如功率因數從0.75提高到1，補償后線路和變壓器的電流下降到補償前的75%，損耗率下降到補償前的0.752，即56%，假設高壓側的損耗為P1，低壓側的損耗為P2，則由二瓦法計算線路總損耗為􀅼

P總=P1+P2=I12*R1+I22*R2=（1/25）2*I22*R1+I22*R2=（1.6*10-3*R1+R2）*I22

無功補償的原則之一是越靠近負載效果越好。對容量較大，長期運行的電動機宜采用就地補償，直接提供電動機所需要的無功功率，進而減小電網的無功流量，降低線損和線路電壓降。 達到提高其功率因數、改善電壓質量、降低線路損耗、增加出力、節約電能之目的。

1.2 集中自動補償方式的作用

集中自動補償方式的作用有：（1）可減少供電網、配電變壓器、低壓配電線路的負荷電流；（2）可減少配電線路的導線截面和企業配電變壓器的容量；（3）可減少企業配網的有功功率損耗；（4）補償點的無功經濟當量大，因而降損效果更好；（5）可降低電動機的起動電流；（6）可提升電動機的端電壓，提高電動機的效率。

2. 機旁就地電容或進相機補償

2.1 機旁就地電容或進相機補償的介紹

電容補償是一種非常簡單的補償方式，就是在電動機的線路上并聯一個匹配的電容即可。進相機是一種專為大中型繞線式異步電機設計制作的就地無功功率補償裝置。它串接于電機轉子回路，用以提高功率因數，可顯著降低電機和電網的無功及有功損耗，改善電機的運行狀況，延長電機的使用壽命，對節約能源、降低單位產品成本、提高企業的經濟效益具有重要意義。

2.2 進相機補償的特點

進相機補償的特點有：（1）可使異步電動機的功率因數提高到接近于1，電機定子電流減少15%-20%左右，其性能優于傳統的電容補償和旋轉式進相機；（2）電機定子側并聯電容，只能在電機之外的電網上對電機的無功功率進行補償，無法改善電機本身的運行狀態；（3）在電機轉子側串接進相器進相之后，電機定子側的電流可大幅度下降，功率因數顯著提高，電機溫升降低，效率和過載能力也相應提高。

因此，進相器補償與電機定子側并聯電容器就地補償有本質的區別。靜止式進相器與自激（旋轉）式進相機也不同。

2.3 新式靜止式進相器

新式靜止式進相器采取了交一交變頻技術和微機、可控硅控制技術、可自動跟蹤電機運行狀態的變化并自動調整相關參數以達到到佳補償效果。它克服了旋轉進相機“整流子”結構特別怕塵埃、使用壽命短、維修頻繁、費用高、規格少、難以與電動機達到佳匹配等缺點，具有參數調節容易、不怕塵埃、使用壽命長、維護方便、費用低等特點。

其中，MF系列靜止式進相器沒有傳動部件，不會產生火花、不怕灰塵、安全可靠􀅻能適用于惡劣環境等優點，可適配于75KW—3200KW的高低壓三相繞式異步電動機，適用于水泥、冶金、軋鋼、造紙、化工、礦山、制藥等行業，能顯著降低電動機和電力線路上的損耗、節約電能、改善電網供電質量、降低電動機溫升，具有明顯的經濟效益和社會效益。

3. 總結

集中自動補償技術先進，便于管理，但設備投資大，各高壓電機的機旁無功損耗大。機旁就地電容或進相機補償，使高壓電機的功率因數大大提高，有效降低了各高壓電機的就地無功損耗，可以節省一部分運行費用，但是會增加各控制室的占地面積、土建投資和設備分散管理的難度。特別是機旁進相機補償方式，采用的是IGBT器件和電子電路控制，對維修人員的技術素質要求高，當項目地處偏遠或在國外，備品備件的采購也是大問題。因此，我在做國外項目或國內西部偏遠地區的項目時，大多采取總降10kV側集中自動補償方式，而在內地交通便利的地方則以機旁就地進相機補償方式為主。

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