电动机无功功率就地补偿节能效果好
电动机就地无功补偿
电动机就地无功补偿
工矿企业消耗的无功功率中,异步电动机约占70％,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,减少运行费用以及提高电能质量,就有重要的意义;
电动机无功功率就地补偿的作用
就地补偿是在异步电动机附近设置电容器,对异步电动机进行无功功率补偿,这是最有效的补偿方法;其作用：
可减少供电网,配电变压器,低压配电线路的负荷电流;
可减少配电线路的导线截面和企业配电变压器的容量;
可减少企业配变及配电网的功率损耗;
补偿点的无功经济当量最大,因而将损效果更好;
可降低电动机的起动电流;
电动机无功功率就地补偿方式
将电容器装在箱内,至于电动机附近,对其进行单独就地补偿;将电容器直接接到电动机的端子上或保护设备的末端,称为直接单独就地补偿;将电容器接到保护设备的前端,采用控制设备,电容器采用熔断器保护,称为控制式单独就地补偿;
电动机无功功率就地补偿的应用范围
长期连续运行的电动机,经常轻载或空载运行的电动机;
离供电变压器距离较远的电动机,一般不小于10米,
单台容量较大的电动机,一般高压电动机不小于90千瓦,低压动机不小于千瓦;
Y系列380伏三相异步电动机就地补偿电容器容量kvar。
煤矿企业无功就地补偿及节电效益分析
选 择标 准 容 量 系 列 １ ０ ｋ ｒ 。 ６ （ ｖａ ） 可 弯 曲 刮 板 运 输 机 经 计 算 可 取 ： ０ ｌ ０ （ｖ ｒ。 ｋ ａ） 转载 机 补偿 能 量 经计算 可 取 ： ０ｋ ａ ） ５ （ｖ ｒ 。
两 部 胶 带 运 输 机 补 偿 能 量 经 计 算 可
３。 节电效 益计 算 ４ （ 采 煤 机 组 的 低 压 电缆 减 少 损 耗 计 １） 算， △ 以 表示。 由电缆 样 本 查得 Ｍ ＣＰ Ｔ－３Ｘ９ 。 ５ （） ５ Ｏ ２ 带 Ｏ ｋｗ机 组 的 ６ ０ ３ ＫＶＡ干式 变压
器 减 少 损 耗 计 算 ， ＡＰ 表 示 。 以 由变 压 器 样 本 查 得 ， 为变 压 器 容 量 ， 为 ６ ０ ＶＡ， ． 为负 荷 系数 ， 前 述＝０． ５， ３ｋ ０９ 据 ６ 则
井 开 始 采 用 静止 无 功连 续 补 偿 装 置（ ｖＣ） ｓ ， 这 是 一 种 较 理 想 的 动 态 补 偿 方 式 。 方 式 该 具 有 稳 定 系 统 电压 、 抑制 功率 波 动 、 制 无 控 功 平 衡 等 功 能 ， 仍 无 法 解 决 企 业 内 部 电 但 网的无功损耗 问题 。
Ｑ：
动 力 与 电 气工 程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ＳＯＩ ＥＮＯＥ ＆ ＴＥ Ｈ Ｏ Ｎ０ Ｌ ｏＧ Ｙ ＮＦＯＲＭ ＡＴＩ Ｉ ＯＮ
煤矿 企 业 无 功 就 地 补 偿 及 节 电效 益 分 析
曹 品 义 （ 河北 省 开滦市 东欢 坨矿 业公 司 河北 开滦
０ ４ ０２ ６０ ）
摘 要 ：简要介 绍 了当前煤矿 企业 对无 功 治理 的现状 ， 通过 实例 分析 了无功 就地 补偿 的经济效 益和优 缺 点。 功就地 补偿是 最彻底 的补 无 偿方 式 ， 在煤 矿企 业 ， 方式不 仅 节 电潜 力 巨大 ， 该 而且 可 以节 约大 量设备 及 材料投 资 。 经济效 益 非常 可观 。 关键 词 ： 无功就地 补偿 功率 因数 无功损耗 隔爆型无功就地 补偿装 置 中 图分 类 号 ： Ｄ ２ Ｔ ８ 文献标识码 ： Ａ 文 章编 号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ １０ （） ０ １ ０ １ ７ － ７ １ ２ １ ） ７ｂ － １ － ２ ６
电机就地补偿柜节能方案
电机就地补偿柜节能方案1 概述异步电动机功率因数很低，在电网负荷中异步电动机所占的比重较大，是城乡电网的主要无功负荷。
它使各级网损也相应增大，尽管在各级变电所、配电变及各厂矿企业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。
特别是在乡镇，随着乡镇经济的发展，小型家庭式的生产方式在各地较为普遍，家庭织机、小型砧床、车床、冲床、碾米机、脱粒机等到处都有，加上用户分散，低压网络较长，采用集中无功补偿，仍不能降低低压电网的线损。
低压电网的高线损率对正在实施的城乡电网同网同价政策带来困难，因此，必须对乡镇家庭的异步电动机推广低价的就地无功补偿。
三相低压异步电动机就地无功补偿就是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，其保护仅利用原异步电动机的保护，不需要外加其它保护装置。
为实施城乡电网同网同价，应大力推广异步电动机就地无功补偿，建议电容器制造厂家应生产与异步电动机相配套的产品。
2 三相低压异步电动机就地无功补偿的好处用三相低压异步电动机就地无功补偿有以下好处：①简单、价低。
因为只是在电动机上并联一台合适的专用电容器就可，不需要外加其它保护装置，便于推广；②不仅能提高低压电网的功率因数，降低了线损，同时也提高了供电电网的功率因数，降低了配电网线损；③对用户来讲，节约了内线损耗，减少电费，同时可以不会因功率因数不合格而罚款(这对各厂矿企业内的异步电动机也同样)。
装置三相低压异步电动机专用无功补偿电容器，具有较好的经济效益；④提高了低压线路的功率因数，减少末端电压波动，改善了用户的电压，提高了电压质量，也增加了产品数量及质量；⑤因为补偿电容器随电动机投切，只要补偿的电容器容量配置适当，不存在无功过补偿，有较为理想的补偿效果。
用三相低压异步电动机就地无功补偿是一种经济、简单、高效、可靠的无功补偿方法，应在广大的乡镇和工矿企业推广。
为什么一个合适容量的电容器可以与异步电动机直接并联，而不需要外加其它保护装置，仅利用原异步电动机的保护就可，而且是一种经济的无功补偿。
配电网无功补偿和电动机就地补偿的节能效果分析
２ 无功补偿分析
电机 就 地补偿 是 配 电网无 功补偿 的最基 本补 偿方 式， 应优先 采用 它 。 配 电网无 功补偿 的要求是 ： 地补 对 就 偿， 分级 平衡 。意 思对 于配 电 网的无 功负 荷 ， 能就 地补 偿 的尽量 就地 补偿 ； 地补偿 不 足或就 地无 法 补偿 的 ， 就 也要 就 近补上 ，只要达 到这 一级 的标 准 功率 因数 就可 以。一般说 来 ， 低压用 户是 ０８ ， ．５ 高压用 户是 ０９ 。 ． ０ 现有 ６ｋ Ｖ和 ０ Ｖ两级 配 电网 的无 功 负荷 ． ．ｋ ４ 包括
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２０ ０ ７年 ６月
解决 。
一
蔡 秀丽等 ： 电网无功 补偿 和 电动 机就地 补偿 的 节能效果 分析 配
４ ５
就 地无功 补偿 ， 者根本 没有 补偿 或者 虽有补偿 ， 或
但 电容 器质量 差 ， 中采 用优 质 电容 器 ， 取分 散 文 采
式 的方 法进行 无功补偿 ， 而提 高变压 器 、 从 电动 机
及 其他 感 性 用 电设备 和 输 电线路 的 源 变压 器 负载 减 提
负荷却 在 吸收能量 。 量在 两种 负荷 之 间互相交 换 。 能 这
样 感性 负荷 所 吸收 的无 功功率 可 由容性 负荷 输 出 的无
功功率 中得 到 补偿 ， 就 是无 功功率 补偿 的基 本原 理 。 这 无 功补 偿 的方法 很多 ，其 中利 用 电力 电容器 作为 补偿 装置 ， 具有安 装 方便 、 建设 周期 短 、 价低 、 行维 护简 造 运 便、 自身损 耗 小 ｆ ｋ ａ 功 率 损耗 约 为 ０３％～ ． 每 ｖｒ － ０４％以 下） 等优 点 ， 当前 国内外广 泛采用 的补偿 方法 。 是
无功就地补偿方式的节能分析
和高压输电线路的无功损耗 ， 但这种补偿方案对 ｌｋ 配电电网 ＯＶ
的降损不起作用。
２２ 分散就地补偿 ． 电容器接在高压配电装置或动力箱的母线上， 对附近的电 于配电变压器的数量多， 安装地点分散， 因此补偿工程的投资较
目 前某些企业现有供电系统 自然功率因数偏低。约为 ０５ ．
作者简介： 付乔（ ９０一） 男， １７ ， 四川成都人 ， 讲师， 在读研 究生 ， 主要从 事电气 自动化研 究。ｆ
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５ ２
宜 宾 学 院情况和效果都不理想。因此， 对随机补偿需加强宣传力度，
增强节能意识， 同时应针对不同用电设备的特点和需要， 开发研
—
０７致使用电设备容量大， ．， 裕量大， 耗能高， 效率低。线路损耗
严重 ， 机电设备事故较多， 使企业投资及年运行费用加大， 导致成 动机进行无功补偿。补偿后功率因数高， 降损节能效果好。但由
本较高。为此， 企业必须提高功率因数。
最常见的方法是在感性负载两端并联电容器， 其电路如图 １
图１ 感性负载并联电气线路示意图 图２ 感性负载并联电器向量图
能措施。由于随机补偿的投资大， 确定补偿容量需要进行计算， 以及管理体制、 重视不够和应用不方便等原因， 目前随机补偿的
可见， 并联电容器后可使并联点以前的功率因数提高， 并使
收稿 日期 ：０ ７—１ ２０ ０～２ ８
功率因数偏低， 有降低线损的潜力。通过并联电力电容器等容性 调相机、 静止补偿器等， 一般集中接在变电站 ｌｋ 母线上， ＯＶ 这种
补偿变电站主变压器 设备 ， 可提高电网的功率因数， 减少网络无功输送 ， 从而降低有功 补偿可提高系统终端变电所的母线电压， 损耗， 改善电网电压质量。
低压异步电动机就地无功补偿的好处及可行性
功电 流大部分由并联的电容器供给， 从而减 压质量， 也增加了 产品数量及质量；
少输配电 线路上的总电流， 降低线路损耗。 ｆ因为补偿电容器随电动机投切， ５ ） 只要 由于并联电容器在异步电动机的额定 设电动机正常Ｔ作时， 线路输送的有功 补偿的电容器容量配置适当， 不存在无功过 电压下， 所产生的无功功率小于异步电动机 功率 Ｐ 是恒定的， 无功功率为 Ｑ ， １ 视在功率 补偿 有较为理想的补偿效果。 在额定电压下空载时需要的励磁功率 当电 为 ｓ， １功率因数为 Ｃ Ｓ 。若对该电动机的 Ｏｔ ｐ 压上升时， 电容器所产生的无功功率随电压 三、 三相 低 压异 步 电动机 就地 无功功率进行就地补偿， 使其无功功率为 的平方增加，而异步电动机因铁芯的磁饱 无功 补偿 的可行性 Ｑ， ２视在功率为Ｓ。 ２这时可以看出， 就地并联 和。 其需要的无功功率增加将大于电容器的
２ ． 采用三相低压异步电动机就地无功补 的无功功率， 当负荷从由零到满载时， 其变 产生过补偿。
其 也就是说仅 ｆ简单、 １ ） 价低。因为只是在电动机上并 支路所需的无功功率随负荷增加而增加， 动机空载无功功率要略小一点，
２１第５ 霉 豳 ０年 期 墨 １
妻 ＡＵＯ＇Ｎ Ｅ＆ＯＨ ＯＬ ＧＹ ｌ 。 ；ＥＯ 蜊Ｏ 科 … ＴＥ Ｎ Ｓ … 。
很快下降到零， 在电网电压复现时． 就不会
ｆ提高了 ４ ） 低压线路的功率因数， 减少末 出现过电压。因此， 异步电动机与电容器并 动机与电容器应同时投入或断开。
当 容量的电容器。 就可以使电动机所需的无 端电压波动， 改善了用户的电压， 提高了电 联之间不能加装熔断器保护或开关， 异步电
ZWBK系列低压电动机无功就地补偿装置
ZWBK系列低压电动机无功就地补偿装置◆ 产品简介ZWBK系列高压电动机无功就地补偿装置采用优质低压电容器对电动机进行无功功率补偿，与电机同步投切，无操作部件，使用安全，免维护运行。
◆ 产品特点采用优质自愈式低压并联电容器，具有自愈性、介质损耗小，运行温度低、可靠性高、体积小、重量轻、容量大、使用寿命长等优点。
具有自放电功能，施加电压断开1分钟后，残留电压降到50V以下。
◆ 主要性能功率因数可提高到0.95%以上，节电10%左右；降低用户无功损耗、改善供电质量、提高电气设备的运行效果；降低线路损耗、变压器损耗、减少电动机发热；增加企业供配电系统的负荷能力；改善电动机的起动电流对电网的冲击。
◆ 适用范围适用于冶金、矿山、建材、石化、给排水等行业的380V、5.5kW以上交流异步电动机的无功功率就地补偿，与电动机并联同步运行，能够提高功率因数，节能、稳压和改善供电质量。
◆ 使用环境条件环境温度： -40℃～+45℃；相对湿度： ≤95%；海拔高度： 不超过2000m；地面倾斜度：不超过50；安装地点: 无火灾、爆炸危险、化学腐蚀及剧烈振动；最高工作电压：不超过额定电压的110%（过渡过程除外）；最大工作电流：不超过额定电流的（方均根）1.3倍（过渡过程除外）；供电电源： 符合国家标准规定，没有较强的谐波分量；注：若有特殊使用条件，请在订货时与我公司声明和协商。
◆ 订货须知订货时请提供设备型号及下列资料：补偿装置的型号、容量、台数及其他技术要求；补偿装置的进出线方式；设备表面颜色；高原、高海拔（＞2000m）、高寒（＜-40℃）、高温（＞+40℃）、盐雾严重污染、高湿度地区的客户应事先说明；注：若有其它特殊要求（如增加防护等级等），可与我公司协商订货。
三相异步电动机的无功就地补偿
２ 三相异步电动机无功就地补偿计算
２ １ 补 偿容 量计算 ． 为 了 防 止 自励 磁 过 电 压 ， 台 电 动 机 的 补 偿 容 量 不 宜 过 大 ， 容 器 的 无 功 功 率 如 按 电 动 单 电 机 额 定 电 压 下 的 空 载 电 流 进 行 选 择 ， 不 会 产 生 自励 磁 过 电 压 ． 则
ｎ
巾 度 ± 口 旨 曾力 ．
２２ ．
Ｃ ：６ 刀
（ 、３）
式 中： ｃ一 电 容 器 的 电 容 量 （ 一电 网 频 率 （ ） Ｆ） Ｈｚ
动 切 除 装 置 有 可 能 失 灵 ， 容 补 偿 柜 ｆｔ 较 高 ． 电 ｉ－ 格
１２ ． 就 地丰 Ｈ尝
所 谓 就 地 补 偿 就 是 将 补 偿 电容 与 电 动 机 组 装 成 一 体 ， 电 容 器 并 联 在 电 动 机 接 线 端 子 把 上 ， 集 中 补 偿 方 式 相 比 ， 动 机 的 无 功 就 地 补 偿 具 有 很 多 优 点 ， 要 表 现 在 ： 于 电 容 器 和 电 与 电 主 由 动 机 安 装 在 一 起 ， 以从 理 论 上 来 说 ， 全 补 偿 后 可 使 线 损 降 为 零 ． 动 机 与 电 容 器 一 起 投 入 所 完 电 或 切 除 ， 用 方 便 ． 格 便 宜 ， 需 要 电容 器 ， 不 需 要 切 换 装 置 、 面 以 及 支 架 等 ． 使 价 只 而 盘
Ｑ ￣ １ ≤ ／ ３ ０
（ ） １
式中： Ｑ 为 补 偿 电 容 器 无 功 容 量 （ Ｖ ｋ ＡＲ）； 为 电 源 的 额 定 线 电 压 （ Ｖ）； 为 电 动 机 空 载 ｋ
电流 （ Ａ） ．
补 偿 容 量 也 可 根 据 电 动 机 实 际 耗 用 有 功 功 率 Ｐ， 偿 前 的 功 率 因 数 ｃ ｓ 。 补 偿 后 的 功 率 补 ｏｅ 、 ． ｐ
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电动机无功功率就地补偿节能效果好摘要：电动机无功功率就地补偿，是一种投资费用少，操作简便而又行之有效，能够大量地降低企业内部输配电线路电能损耗的节能措施。
关键词：电动机、功率因数、无功损耗、就地补偿、节约电能。
一、概述
三相异步电动机是企业最常用的电气设备之一，在企业的生产设备中占有相当大的比例。
由于它们都是电感性负荷，所以在企业内部的生产运行中，功率因数一般都比较低，需要从电源中吸收大量的无功功率，才能正常工作，给企业造成较大的电压损失和电能损耗。
特别是一些老企业，更是普遍存在着大马拉小车，电动机运行功率因数及综合效率很低，损耗大等方面的问题。
因此，加强对三相异步电动机的运行管理，提高运行功率因数和综合效率，减少线路损耗是势在必行的。
许多企业一般都是在企业内部配电室里千伏母线上集中安装一些电容器柜，对变配电系统的无功功率进行补偿，这对于提高企业内部的供电能力，节约变配电损耗都有积极作用。
可是，由于企业内部的电动机大都通过低压导线连接，分散在各个生产车间，形成企业内部的输配电网络，由此，大量的无功电流仍然在企业内部的输配电线路中流动，这些无功电流在企业内部所造成的损耗，依然不能解决。
电动机无功功率就地补偿，就是把电动机所需要的无功电流局限在电动机设备的最终端，实现无功功率就地平衡，使得整个变配电网络的功率因数都比较高，有效地减少输配电线路的无功损耗。
二、三相异步电动机运行功率因数及损耗
三相异步电动机运行时，所消耗的功率包括有功功率和无功功率两个分量。
有功功率是用于电动机产生机械转矩并且驱动负载所需的功率，它的电流随负载的增加而增加，而无功功率，则是用于电动机内部的电场与磁场随着电源频率的反复变化，在负载与电源之间不断地进行能量交换时所消耗的功率。
无功电流在负载变化的情况下，其变化很微小，在相位上，电流的变化总是滞后于电压90°，所以是纯电感性质的。
在实际运行中，电源供给电动机的总电流是有功电流和无功
电流的矢量和，当电动机处于满负荷运行时，有功电流大于无功电流，总电流的功率因数较高，而当负载下降时，有功电流减小，无功电流基本不变，所以功率因数降低。
可以这样认为：当电动机的输出功率一定时，功率因数越低，就意味着其所需的无功功率越大，因而造成的损耗也较大。
实践证明，无功功率所产生的电能损耗，主要是发生在输配电线路上的，对于那些距离电源较远，线路电阻R比较大，电动机运行功率因数低的终端设备，所造成的无功损耗就更加突出了。
三、无功功率就地补偿原理及电容量的选择
1、因为在电容负载中产生的超前无功电流与在电感负载中产生的滞后无功电流能够相互补偿，所以在电动机电源终端并联一个适当容量的电容器，就可以使电动机所需的无功电流大部分由并联的电容器供给，从而减少输配电线路上的总电流，降低线路损耗。
设电动机正常工作时，线路输送的有功功率P是恒定的，无功功率为Q1，视在功率为S1，功率因数为COS中1。
若对该电动机的无功功率进行就地补偿，使其无功功率为Q2，视在功率为S2。
这时我们可以看出，就地并联安装了一个Qc＝(Q1-Q2）的无功电容量以后，电动机从电源吸收的无功功率就由原来的Q1减到Q2，视在功率S2＜S1，功率因数得到提高。
很显然，无功功率就地补偿后，就等于减少了线路输送的视在功率。
2、在给电动机选择补偿电容量时，根据电动机功率的大小，以及补偿前后的功率因数值进行如下选择：
即：Qc=Q1-Q2
＝P(tg中1-tg中2)
＝P[1/(CoS2中1-1）-1/(CoS2中2-1)](kVar)
Qc——补偿电容量
P——电动机功率
COS中1、COS中2——分别为补偿前、补偿后的功率因数值
一般情况下，选择的补偿电容量，只要能够补偿～就可以了，不宜选择过高补偿，否则会使投资费用大幅度增加。
在选择补偿电容量时，如果无法确定电动机的运行功率因数值，也可以根据以下的经验公式进行选择：即：Qc＝(1／4～1／3）P
这种选择一般可以达到补偿要求，而且不会出现过补偿的情况。
四、无功功率就地补偿的经济效益
从以上的分析中，我们了解到，电动机无功功率就地补偿后，实际上是节约了线路输送的视在功率，而视在功率转换为有功功率，就相当于节约了有功功率。
即：△P=△中2
＝3VI1(1-COS中1/COS中2)COS中2
∵P＝中11=3VI1COS中1
∴节电率η=△P/P=(3VI1(1-(1-COS中1)/COS中2).COS中2)/中1)×100%
=(COS中2-COS中1)/(COS中1)×100%
△P——相当于节约的有功功率
△S——节约的视在功率
P——电动机有功功率
S1——补偿前的视在功率
I1——补偿前线路电流
COS中1、COS中2——分别为补偿前、后的功率因数值
如一台65kW空压机电动机，在正常的负载下运行，线电流I1＝105A，功率因数值COS中1＝，就地安装了一只19kVar的无功电容量后，线电流I2＝94A，COS中2＝。
则其节电率为：η＝(COS中2-COS中1)/(COS中1）×100％=
电流节约率：(I1-I2)/(I1)×100%＝(105-94)/(105)×100%＝%
电流节约率＜η说明补偿正确。
注意：电流节约率不等于节电率。
如果每年按运行250天计算，则年可节电为：(3VI1COS中1×η×24×250)/(1000)＝
×380×105×××24×250)/(1000)＝41400kWh
每kWh电价按元计算，年可节约电费：×41400=20700元
每kVar电容量以55元的价格计算，投资回收期为：T=(19×55×250)/(20700)=13天
可见，无功功率就地补偿，是一种投资少，见效快的节电措施，仅节约线损这一项，一般在一个月以内就可收回投资。
五、补偿电容器的安装位置及注意事项：
1、安装就地补偿电容器时，应把它并接到电动机控制接触器的负荷侧，或者电动机的进线端，使之与电动机一起投入一起停用。
但对于Y-△起动的电动机，应将补偿电容器的三个接线端子连接到电动机的D4、D5、D6三个端子上，使电动机在Y连接起动时，同时也将三相电容器短接起来，当起动完毕后，电动机进入△连接运行时，电容器与电动机绕组并联，投入正常的运行。
2、安装补偿电容器的电动机，不能承受反转或反接制动。
3、电动机仍在继续运转，并产生相当大的反电势时，不能再起动。
4、应避免电容器和电动机产生自激电压。