三相交流异步电动机的无功补偿

三相异步交流电动机的无功补偿

邵宗岐北京时代集团公司

摘要：三相交流异步电动机在工矿企业中应用广泛，无论高压还是低压电动机，采取就地无功补偿对电动机运行节能降损具有重要意义。根据工程项目的实施，对电动机无功补偿容量的计算方法做了归纳总结，多项工程实践证明是切实可行的，实际应用也取得了良好的效果。

关键词：无功补偿; 空载电流; 负载率; 电动机效率

Three Phases AC Asynchronous Motor’s

Reactive Power Compensation

SHAO Zong-qi

Time Group Incorporation Beijing China

Abstract：Three phase AC asynchronous motors are widely used in factories.Whether for high voltage motors or low voltage motors, it’s important to effectively spread individual correction of the power factor. According to the project in practical experience,the design method of the the reactive power correction is summarized.It has been proved by many projects and gained good purpose in practical applications.

Keywords: reactive power compensation；no-load current； load factor； motor’s efficiency 概述

在我国，三相异步电机用电量占全国发电总量的60∽70%,是主要用电负荷。然而，由于异步电动机独特的工作原理，以及电网节能降损的要求，异步电动机的应用使无功补偿装置成为其必不可少的配备一部分。异步电动机作为企业的主要用电设备，在企业用电总消耗的无功功率中约占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，具有重要的意义。尤其高压电动机额定容量大，年运行小时多，实施无功就地补偿，则节能效果更加显著。我国有关部门对三相异步电动机无功就地补偿推广应用制定了相应的标准,国家技术监督局GB3485-83<<评价企业合理用电导则>>中规定:在100kW以上的异步电动机在安全条件允许的情况下,就地补偿

无功功功率。冶金部下达的电动机无功就地补偿技术推广目标要求：“对于远离电源的水源泵站电机，距离供电点200m及以上的连续运行的电动机，轻载或空载运行时间较长的电动机，JZR及MT系列电动机，高负载率变压器供电的电动机要首先采用。国家标准GB12497-90《三相异步电动机经济运行》中规定：对于50kW及以上电动机，在安全允许条件下，就地进行功率因数补偿。在修改的GB12497-95标准中，要求电动机无功功率就地补偿，并在宣贯教材中提出11kW及以上电动机应进行无功就地补偿。

2.无功功率补偿系统设计

2.1用户设备运行情况

时代集团公司于2007年12月中旬承接吉林省梅河口市某管业公司的高压10kV三相异步交流电动机及低压400V穿管机生产线的无功补偿及谐波治理项目工程，用户电力系统由变电所通过10kV架空线路LGJ-185约10km到达用户的10kV真空断路器进线柜。本文仅对该用户高压电动机的无功功率补偿计算及设备投入运行的状况做了分析比较，进一步说明对电机的无功补偿节约电能的意义。用户两台高压电动机均为西安西玛电机（集团）股份有限公司生产的YR系列10kV等级4极710kW，1000kW极高压三相异步电动机各一台，作为穿管机生产用设备之一，两台电动机位于同一高压开关柜下，铭牌额定功率因数cosФN=0.82。相关测试数据如下：两台电机启动前，高压配电室内功率因数表显示值为0.9左右，启动后电动机空载运行，无补偿时功率因数表显示低于0.5以下，表针已到下限刻度尽头挡针位置，说明功率因数很低，电动机的空载无功功率较大，在电动机出线口用日置HIOKI 3196电力谐波分析仪综合测试，两台电动机空载工作时的平均电流值为：42A，cosФ=0.11。

2.2设计指导原则

2.2.1系统设计目标

补偿用户电动机的空载无功功率及带负载运行时补偿后目标功率因数≥0.95，避免因功率因数低而罚款。

2.2.2无功补偿电容量的确定

因为已测量数据,因此按照输入功率计算。

电动机（kV） 电压（kW） 空载电流（A）

空载功率因数运行功率因数负载率β 效率η710

10.05 17.5 0.11 0.80 70% 88% 1000 10.05 24.35 0.11 0.77 60% 86% 设计目标功率因数为0.95。

710kW

电动机计算确定补偿电容器容量

()⎥⎥⎦⎢⎢⎣⎡−−−=−=1cos 11cos 1221221ϕϕηβϕϕηβ

e e c P tg tg P Q ⎥⎦

⎢⎣⎡−−−×=195.0118.0188.070.071022

()⎥⎥⎦⎢⎢⎣⎡−−−=−=1cos 11cos 1221221ϕϕηβϕϕηβ

e e c P tg tg P Q ⎥⎦

⎢⎣⎡−−−×=195.01177.0186.060.0100022

()var 349k =按照串联电抗率6%选取,电容电压取11KV,则安装容量为400kvar.

投入运行后10KV 线路电压升高值计算

10kV 架空线路LGJ-185,10km.

由于2台高压电动机由同一真空断路器控制，电动机实施就地补偿后电压升高值按照全部补偿电容器投入后计算。

5110

U X Q U c ⋅⋅=Δ∗ c Q —补偿电容器容量var k

∗X —架空线路电抗值

—标准电压—电压升高值1U kV 5.10

U ΔkV