论文部分内容阅读
【摘要】随着电动机节能工作的深入，如何提高电动机的功率因数，节约电能，减少运行费用，改善用户电网质量，使用户在生产运行中长期收益是人们所关注的。
【关键词】无功就地补偿；电液变阻起动器；结合；经济效益
中图分类号：C35文献标识码： A
概述
1.无功就地补偿介绍
在工业生产中，交流异步电机应用广泛、用量极大，异步电动机在运行过程中总会有能量损耗。为降低损耗，必须提高电机的功率因数，对其进行电容补偿。电容器的补偿方法，可分为就地补偿、分组补偿和集中补偿。为了满足供电部门的要求，使配电系统的功率因数提高到0.9以上，工矿企业通常采用集中补偿方法。但是集中补偿只能补偿变电所主变压器及供电线路的无功负荷，而对厂内大量的输配电线路的无功负荷没有得到补偿。
电动机的无功就地补偿就是将补偿电容器安装在电动机附近，直接与电动机并联，不需单独配置开关设备，利用电动机主回路开关同时投切。同时也利用电动机本身的线圈电阻放电，不再另设放电回路。这种方式可对配电所至电动机之间的线路进行无功负荷补偿，以降低线路电流，减少线损，提高电动机的端电压和功率因数，对于水泥球磨机等较大用电设备进行就地补偿，其节电经济效益尤为显著。
2.电液变阻起动器简介
该起动器是在被控电动机的转子（绕线式）或定子（鼠笼式）回路中串接一个可以调整的液体电阻，通过传动机构使液体电阻均匀减小，起动过程完成时外电阻为零并自动切除，从而保证被控电动机起动过程具有平滑、无冲击的软特性。它能使起动电流控制在额定电流的1.2倍以下，并能保证获得较大的起动转矩。由于起动完成时切除外接电阻时无冲击，故而避免了对电网的冲击。
二、两种功能的结合
随着电动机节能工作的深入，电动机平滑无冲击，起动及运行中无功功率所带来的线损已引起人们的关注，由于电液变阻起动与就地补偿功能各自的特点，将这两种技术融为一体，就可实现电动机从起动到运行全过程的补偿，若将运行控制结合在一起，则可大大简化设备的购货程序，减少安装空间，降低设备成本及安装费用，提高电动机运行的可靠性，同时大大优化了起动过程，提高了电动机的功率因数，节约电能，减少运行费用，改善了用户电网质量，使用户在生产运行中长期收益。
1.结合的实现
电液变阻起动与无功就地补偿的原理图如图1所示：
图一
电液边组与无功就地补偿原理图：
QF —— 主控斷路器； KM —— 切除接触器；
C—— 自愈式补偿电容；Rx —— 电液可变电阻
由于变阻起动器需要一个变阻箱及一套传动机构，需要的面积相对大一些，可通过合理的布置与设计，将整个运行控制、补偿电容结合在一起，而不需要另外增加面积，这样补偿电容可直接接入柜内上方的断路器QF，与电动机的定子绕组并联，且同步投入补偿，这样补偿的路径最短，无功损耗最小；同时起动变阻部分直接与上部的切除接触器并联后与电动机转子回路相连，避免了大量的往返接线，达到了起动、补偿与运行控制的和谐统一。
一般电容器在切断电源时都设有放电单元，就地补偿器大多以电动机为放电单元，电源切断后将会使电动机端电压短时间内上升，而电动机仍在继续运行，此时电容器的放电电流成为激励电流。如补偿器的容量足够大，就会使电动机磁场得到自励而产生过电压，而此时补偿电容的输出电流按平方上升，有功损耗增加，极易导致热击穿致使电容损坏，出现意外事故。通过液体变阻与就地补偿功能的结合，由于液体变阻部分在断电过程中相当于一个大容量的放电电阻与电动机绕组并联，可加速电动机的制动，加快补偿电容器放电，减少电动机激励现象，缩短停机时电容器维持电压时间，有效地防止了过电压现象的产生，因而对就地补偿本身起到了一定的保护作用。
2.节电及经济效益实例
某水泥厂原生产线水泥磨，电机功率380KW，没有实行就地补偿，且采用频敏变阻起动方式，起动电流为额定电流的2.5倍，因电网电压常常不足，起动困难，对生产带来一定影响。我院承担了该厂的扩建设计，我们对新增的一台水泥磨实行了无功功率就地补偿结合电流变阻起动方式，其主回路接线示意图，如图2
图 2
现将新、老水泥磨有关运行数据列表如下：
项目 电机功率
(KW) 功率因数 有功功率
(KW) 无功功率
(KVA) 工作电流
(A) 减少线压损失(KV) 减少线路有功损耗
(KW) 全年节电
(kwh)
原水泥磨 380 0.75 304 268 616
新水泥磨 380 0.91 303 138 505 2 6.34 54357
由此可见，在水泥厂中对大容量的用电设备实行单机就地补偿结合电液变阻起动方式，工作电流可以减少15%以上，大大地减少了线路损耗，经济效益非常显著。
3.应用效果比较分析
(1)由于起动电流冲击很少及减少起动时间，延长了设备使用寿命周期；
(2)由于提高了起动成功率，说明电液起动及补偿装置增大了起动转矩，减少了起动时对电网的冲击和对电动机设备的起动冲击转矩；
(3)减少并改善电网电压质量，保证了线路的稳态电压，从而提高了上级变压器的负载率；
(4)改善了电动机从起动到运行过程中的功率因数，降低电流及功率损耗，节电效果显著；
(5)特殊的液阻结构，使本身有良好放电效应的干式自愈电容的放电时间更短，避免了切除电源后电动机因电容的放电造成端电压上升的危险。
参考文献
[ 1 ]《钢铁企业电力设计手册》委员会 编 冶金工业出版社
撰写人：潘花
【关键词】无功就地补偿；电液变阻起动器；结合；经济效益
中图分类号：C35文献标识码： A
概述
1.无功就地补偿介绍
在工业生产中，交流异步电机应用广泛、用量极大，异步电动机在运行过程中总会有能量损耗。为降低损耗，必须提高电机的功率因数，对其进行电容补偿。电容器的补偿方法，可分为就地补偿、分组补偿和集中补偿。为了满足供电部门的要求，使配电系统的功率因数提高到0.9以上，工矿企业通常采用集中补偿方法。但是集中补偿只能补偿变电所主变压器及供电线路的无功负荷，而对厂内大量的输配电线路的无功负荷没有得到补偿。
电动机的无功就地补偿就是将补偿电容器安装在电动机附近，直接与电动机并联，不需单独配置开关设备，利用电动机主回路开关同时投切。同时也利用电动机本身的线圈电阻放电，不再另设放电回路。这种方式可对配电所至电动机之间的线路进行无功负荷补偿，以降低线路电流，减少线损，提高电动机的端电压和功率因数，对于水泥球磨机等较大用电设备进行就地补偿，其节电经济效益尤为显著。
2.电液变阻起动器简介
该起动器是在被控电动机的转子（绕线式）或定子（鼠笼式）回路中串接一个可以调整的液体电阻，通过传动机构使液体电阻均匀减小，起动过程完成时外电阻为零并自动切除，从而保证被控电动机起动过程具有平滑、无冲击的软特性。它能使起动电流控制在额定电流的1.2倍以下，并能保证获得较大的起动转矩。由于起动完成时切除外接电阻时无冲击，故而避免了对电网的冲击。
二、两种功能的结合
随着电动机节能工作的深入，电动机平滑无冲击，起动及运行中无功功率所带来的线损已引起人们的关注，由于电液变阻起动与就地补偿功能各自的特点，将这两种技术融为一体，就可实现电动机从起动到运行全过程的补偿，若将运行控制结合在一起，则可大大简化设备的购货程序，减少安装空间，降低设备成本及安装费用，提高电动机运行的可靠性，同时大大优化了起动过程，提高了电动机的功率因数，节约电能，减少运行费用，改善了用户电网质量，使用户在生产运行中长期收益。
1.结合的实现
电液变阻起动与无功就地补偿的原理图如图1所示：
图一
电液边组与无功就地补偿原理图：
QF —— 主控斷路器； KM —— 切除接触器；
C—— 自愈式补偿电容；Rx —— 电液可变电阻
由于变阻起动器需要一个变阻箱及一套传动机构，需要的面积相对大一些，可通过合理的布置与设计，将整个运行控制、补偿电容结合在一起，而不需要另外增加面积，这样补偿电容可直接接入柜内上方的断路器QF，与电动机的定子绕组并联，且同步投入补偿，这样补偿的路径最短，无功损耗最小；同时起动变阻部分直接与上部的切除接触器并联后与电动机转子回路相连，避免了大量的往返接线，达到了起动、补偿与运行控制的和谐统一。
一般电容器在切断电源时都设有放电单元，就地补偿器大多以电动机为放电单元，电源切断后将会使电动机端电压短时间内上升，而电动机仍在继续运行，此时电容器的放电电流成为激励电流。如补偿器的容量足够大，就会使电动机磁场得到自励而产生过电压，而此时补偿电容的输出电流按平方上升，有功损耗增加，极易导致热击穿致使电容损坏，出现意外事故。通过液体变阻与就地补偿功能的结合，由于液体变阻部分在断电过程中相当于一个大容量的放电电阻与电动机绕组并联，可加速电动机的制动，加快补偿电容器放电，减少电动机激励现象，缩短停机时电容器维持电压时间，有效地防止了过电压现象的产生，因而对就地补偿本身起到了一定的保护作用。
2.节电及经济效益实例
某水泥厂原生产线水泥磨，电机功率380KW，没有实行就地补偿，且采用频敏变阻起动方式，起动电流为额定电流的2.5倍，因电网电压常常不足，起动困难，对生产带来一定影响。我院承担了该厂的扩建设计，我们对新增的一台水泥磨实行了无功功率就地补偿结合电流变阻起动方式，其主回路接线示意图，如图2
图 2
现将新、老水泥磨有关运行数据列表如下：
项目 电机功率
(KW) 功率因数 有功功率
(KW) 无功功率
(KVA) 工作电流
(A) 减少线压损失(KV) 减少线路有功损耗
(KW) 全年节电
(kwh)
原水泥磨 380 0.75 304 268 616
新水泥磨 380 0.91 303 138 505 2 6.34 54357
由此可见，在水泥厂中对大容量的用电设备实行单机就地补偿结合电液变阻起动方式，工作电流可以减少15%以上，大大地减少了线路损耗，经济效益非常显著。
3.应用效果比较分析
(1)由于起动电流冲击很少及减少起动时间，延长了设备使用寿命周期；
(2)由于提高了起动成功率，说明电液起动及补偿装置增大了起动转矩，减少了起动时对电网的冲击和对电动机设备的起动冲击转矩；
(3)减少并改善电网电压质量，保证了线路的稳态电压，从而提高了上级变压器的负载率；
(4)改善了电动机从起动到运行过程中的功率因数，降低电流及功率损耗，节电效果显著；
(5)特殊的液阻结构，使本身有良好放电效应的干式自愈电容的放电时间更短，避免了切除电源后电动机因电容的放电造成端电压上升的危险。
参考文献
[ 1 ]《钢铁企业电力设计手册》委员会 编 冶金工业出版社
撰写人：潘花