淺議某200MW電廠電機(jī)的無(wú)功補(bǔ)償控制

摘 要：電機(jī)在輸出有用功率時(shí)，還必不可少損耗一部分功用于電機(jī)的無(wú)功平衡。本文以QF-200-2型空冷汽輪發(fā)電機(jī)為例，詳細(xì)介紹無(wú)功補(bǔ)償控制的特點(diǎn)，補(bǔ)償方式的選擇，補(bǔ)償功率的確定以及設(shè)備的安裝。在安裝無(wú)功補(bǔ)償以來(lái)取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：高壓電機(jī) 無(wú)功補(bǔ)償 工藝

中圖分類號(hào)：U264文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X(2012)04(b)-0060-01

電機(jī)是電廠的耗能大戶，在電機(jī)做功的過(guò)程中，不僅需要消耗有功功率來(lái)輸出有用功，同時(shí)為了有用功的輸出，還必須有一部分功用于電機(jī)的無(wú)功平衡。無(wú)功功率雖不直接做功，但卻是必不可少的，因此會(huì)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，通知也會(huì)對(duì)傳輸線路及變壓器造成損失。然而無(wú)功功率由就地補(bǔ)償?shù)碾娙萜鱽?lái)提供，就可以極大地消減上述情況，特別是對(duì)負(fù)荷較大、電壓較高的電機(jī)來(lái)說(shuō)，其優(yōu)越性更加突出。

下面以QF-200-2型空冷汽輪發(fā)電機(jī)為例，來(lái)進(jìn)行探討電機(jī)的無(wú)功補(bǔ)償控制。

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取

只有準(zhǔn)確了解了電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀況，才能制定出準(zhǔn)確、詳細(xì)的補(bǔ)償方案，主要包括額定電壓、額定電流、功率因數(shù)以及空載電流等，下表是通過(guò)QF-200-2型空冷汽輪發(fā)電機(jī)的銘牌及說(shuō)明書(shū)，獲得的其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表1。

2 電力電容器補(bǔ)償方式的選擇

在三相異步電機(jī)的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，建立交變磁場(chǎng)在一個(gè)周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等稱為感性無(wú)功;對(duì)于電容器來(lái)說(shuō)，在一個(gè)周期內(nèi)上半周期所充的電功率等于下半周期的放電功率稱為容性無(wú)功。把電力電容器和交流異步電機(jī)并聯(lián)在同一電路中，當(dāng)電感吸收能量時(shí)，電容器正好在釋放能力，當(dāng)電感放出能量時(shí)，電容器卻剛好在吸收能量，保證了能量在它們之間的相互轉(zhuǎn)換，從而減小了電源輸送的無(wú)功功率，提高了異步電機(jī)功率因數(shù)。

3 就地補(bǔ)償裝置功率的確定

從上面的數(shù)據(jù)中，補(bǔ)償前的功率因數(shù)=0.85，對(duì)于有功功率可以下式計(jì)算：，P=×18000×7547×0.85=198.5MW(式中U為額定電壓，I為額定電流)，只要再得到補(bǔ)償后所要達(dá)到的功率因數(shù)的值，就可以計(jì)算出所需要補(bǔ)償電容器的容量Q。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在對(duì)電機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，當(dāng)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.95以上時(shí)，所需無(wú)功補(bǔ)償電容量增長(zhǎng)幅度大大提高，而對(duì)于補(bǔ)償后電動(dòng)機(jī)的視在功率減少量卻非常有限，對(duì)線路損耗的影響也相對(duì)較小;同時(shí)補(bǔ)償過(guò)度還可能產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)自勵(lì)現(xiàn)象，同時(shí)產(chǎn)生幅值很高的過(guò)電壓，對(duì)電機(jī)和補(bǔ)償器造成危害。因此，此處的取值為0.95。再利用公式

即可得到補(bǔ)償電容器的容量。帶入后可得到Q=5.78萬(wàn)Kvar。

4 接線方式及安裝

三相高壓電容器組的接線方式分為兩類：三角形和不接地星形。中性點(diǎn)不接地星形最大的優(yōu)點(diǎn)就是當(dāng)其中一臺(tái)電容器發(fā)生故障時(shí)，其故障電流僅僅為額定電流的3倍;同樣也存在著不足，就是當(dāng)一相中有一臺(tái)電容器發(fā)生故障、推出運(yùn)行后，三相中的電容器阻抗將變得不再平衡，甚至?xí)a(chǎn)生比較嚴(yán)重的中性點(diǎn)位移，造成運(yùn)行中的其他電容器長(zhǎng)期處于過(guò)電壓的狀態(tài);若果已經(jīng)設(shè)置了過(guò)壓保護(hù)，則可能會(huì)使整組電容器斷開(kāi)，繼而引起電壓波動(dòng)和失去無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓δ?，同時(shí)也會(huì)對(duì)電壓的質(zhì)量造成影響。

根據(jù)就地補(bǔ)償?shù)囊?，補(bǔ)償設(shè)備已安裝于電機(jī)附近最為合理，補(bǔ)償?shù)男Ч沧顬槊黠@。因此，把無(wú)功就地補(bǔ)償控制柜安裝在被控電機(jī)的附近。

5 補(bǔ)償效果

在組裝了無(wú)功補(bǔ)償裝置后，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：(1)后來(lái)的實(shí)測(cè)功率因數(shù)均達(dá)到了0.94以上，滿足了供電部門(mén)的考核要求;(2)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，用無(wú)功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)當(dāng)量進(jìn)行計(jì)算無(wú)功補(bǔ)償產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量值取0.1，每年工作6900小時(shí)，則每年減少損失4050萬(wàn)kW·h。按每度0.6元計(jì)，每年可節(jié)約2430萬(wàn)元;(3)在無(wú)功補(bǔ)償后運(yùn)行的電流下降，減少了輸配電線路的電壓降，在一定程度上保證供電電壓的質(zhì)量;(4)電流的下降，減少了線路及相關(guān)輔助設(shè)備的發(fā)熱量，延長(zhǎng)了線路及相關(guān)設(shè)備的使用壽命。

通過(guò)對(duì)上面例子的分析，可以看出在高壓電機(jī)系統(tǒng)中引入無(wú)功補(bǔ)償控制裝置，可以明顯的提高電力利用率，維持電壓穩(wěn)定，節(jié)約成本，延長(zhǎng)相關(guān)設(shè)備的使用壽命，值得大力的推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]劉素平.異步電動(dòng)機(jī)無(wú)功就地補(bǔ)償容量的簡(jiǎn)易確定法[J].工程設(shè)計(jì)與研究，2003，6(113)：25～28.

[2]黃向前.高壓電機(jī)就地?zé)o功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)方法的探討[J].2003年電力電容器學(xué)術(shù)論文集：123～127.

[3]宋秀娟，尚立斌，劉紅衛(wèi).高壓異步電機(jī)無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)及應(yīng)用[J].煤炭科技，2008，3:50～51.

[4]王哲.10kV高壓配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)探討[J].廣東科技，2011，250:91～93.