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高压电动机无功就地补偿装置开发和应用的若干问题
作者:山东西子电机 发布日期:2019-09-03 09:02

  

  
  
  
  
  
  
  
摘要:从实践出发,介绍高压电动机无功就地补偿装置的应用情况、量化分析,并就补偿装置的选择、成套装置的电气接线和配套设备、节能及经济效益(Economic performance)分析、防止谐振和电机自激磁等问题加以研讨。
关键(解释:比喻事物的重要组成部分)词:高压
无功功率
就地补偿
开发
应用
1 前言
电动机无功就地补偿是一项重要的节能措施(指针对问题的解决办法),低压异步电动机的就地补偿技术以三机一泵(风机、空气压缩机、球磨机和水泵)为重点,在我国已较为广泛地推广应用,并取得良好节能效果和经济效益(Economic performance),是实施国家标准(批准发布:国家标准化主管机构)GB/T12497-1990《三相异步电动机经济运行》,推动节能工作的一项重要措施。高压电机指额定电压在1000V以上电动机。常使用的是6000V和10000V电压,由于国外的电网不同,也有3300V和6600V的电压等级。高压电机分为:高压同步电机;高压异步电机;高压异步绕线式电动机;高压鼠笼型电机等。高压电动机的额定容量较大,年运行小时数较多,如实施无功就地补偿,则节能效果更为显著,但就国内目前情况来看,还处于刚起步阶段,方兴未艾。为此,对高压异步电动机的无功功率就地补偿问题进行一次调研分析(Analyse)和研究(research),实属十分必要。这项新技术的进一步推广应用,必将获得显著的经济效益。
2 应用状况量化分析(Analyse)
  国家标准GB/T12497-1990《三相异步电动机经济运行》第5.1条对电动机,额定电压的选择规定:单台容量在200kW以下时,选用低压异步电动机;容量在200~355kW之间,如条件许可,宜选用高压异步电动机;容量在355kW以上时必需选用高压异步电动机。高压异步电动机价格高,控制(control)设备昂贵,但效率(efficiency)和功率因数较高,低压异步电动机及控制设备的价格便宜,但损耗较大,电能利用率(availability)低。国产Y系列6kV三相异步电动机的容量为220~2000kW,因此高压就地补偿装置亦在上述范围内相应加以考虑。
  为了从实际出发进行量化分析,我们调查了现场中实际使用的229组高压无功就地补偿装置,其结果量化分析如下:
  (1)229组高压就地补偿装置中6kV电压等级的80组占35%,10kW电压等级的149组占65%。高压电动机梭型线圈绕制后,用收缩带,黄蜡绸带等绝缘材料包扎,目的是:保护线圈外绝缘、层间绝缘、匝间绝缘不至于损坏。在拉型机时免受模具夹具、鼻端销钉等摩擦,防止松动变形。
  (2)按使用高压就地补偿装置的行业分:用于自来水公司及引水工程泵站154组占67%,水泥企业25组占11%,钢铁企业11组占5%,造纸企业5组占2%,化工企业4组占1.7%,采矿企业3组占1.3%,其它27组占12%。


  (3)按高压就地补偿装置的单组容量分:75~700kvar的226组,其中以100、150、200、250、300kvar五个容量等级使用最为广泛,共占总共229组的72.6%。非标的大容量组3组,其中:1200kvar的一组,1400kvar的2组。各不同单组容量的组数及所占比例,见表1。
3 电气接线和结构特点
  用于无功就地补偿的高压并联电容器装置的结构十分简单,其电气接线如图1所示,为了节约柜体的空间,尽量选用带内部放电电阻的三相并联电容器,由于补偿装置与电动机绕组直接相连接,以电动机绕组作为切断(割开;截断)后的放电装置,不需另行附装放电线圈。用户可根据装设地点的条件,选择所需的配套设备。在被调查的229组补偿装置中,有84组带1%~13%的串联电抗器L,占总组数的36.7%。小容量的干式电抗器可装于补偿箱内,油浸式串联电抗器则装于箱外。附装氧(Oxygen)化锌避雷器的补偿装置有71组,占总组数的31%。附装电流互感器和电流表的补偿装置有87组,占总组数的38%。就地补偿装置也可以根据实际需要,同时选择两种或三种的上述配套设备。
  某公司带串联电抗器的就地补偿箱内部结构断面图如图2所示,其外形尺寸见表2。
就是补偿装置和电动机之间不再装设开关设备,为了显示其运行状态,均装有高压带电显示装置,其显示器和电流表装于相面。
4 补偿容量的选择
国家标准(批准发布:国家标准化主管机构)GB50052-1995《供配电系统设计规范》第5.0.10条规定:“接在电动机控制设备侧电容器的额定电流,不应超过电动机励磁电流的0.9倍,其馈电线截面和过电流保护装置的整定值,应按电动机一电容器组的电流确定。”上述规定与IEC标准831的规定相一致,其原因是为了防止当电动机切断(割开;截断)电源后,尚未停止转动的过程中,由于电容器产生的自激磁造成的过电压,使马达受到损坏。
选择就地补偿装置容量QC的计算公式有二。
(1)按电动机的空载电流选择
式中:QC—补偿容量,kvar;
U—电动机额定电压,kV;
I0—电动机空载电流(Electron flow),A
(2)按电动机补偿前后的功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)因数选择
式中:P—电动机的额定功率(指物体在单位时间内所做的功的多少),kW;
cosΦ1—补偿前的功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)因数;
cosΦ2—补偿后的功率因数
  两种计算方法取得的QC值结果往往并不一致,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,以第一种计算方法算出的结果为准,补偿率KB=QC/P。
  对Y系列6kV三相异步电动机的补偿容量和补偿率的

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