大型电动机无功补偿计算
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12200 12200 2 5510 2 0.911
2 6 3 6 100 Q 100 82.63 kvar 6.6 3 6 . 6
2
在上例中,额定容量为 3000 kvar 的电容器组,当运行在 6kV 电压的情况下,实 际容量只有 30x82.63=2479kvar .所以在确定补偿容量时,要考虑电网实际电 压水平。
大型电动机无功补偿计算
1 设置补偿原则 a 由 6－10kV 装置变电所母线供电的主风机组，无功补偿由该变电所统 一考虑。宜逐台计算出各用电负荷(各回路)所消耗的无功功率，进而 计算出自然功率因数并以此确定补偿容量。 b 由总变电所以专用 6－10kV 线路供电的主风机组或以变压器－电动机 组供电的机组，可按以下原则进行无功补偿： (1) 两机组配置，一般不需无功补偿。因为该机组只要投入运行，负 荷率就会很高（80％以上） ，其自然功率因数即是电动机的额定 功率因数,一般都在 0.9 以上。 (2) 三机组或四机组配置，电机一般为发电工况或轻载的电动工况， 功率因数一般都很低，特别是在异步发电状态对系统功率因数影 响较大，因此需要进行无功补偿。以下主要列举这种配置方式的 无功补偿计算。 3.3.2 计算实例 a 机组由总变电所专用线路供电， 三机组配置， 电机正常为轻载电动工况。 此时应按正常运行计算补偿容量，补偿后的 cos∮ 0.91-0.92，但机组甩 烟机后电机满载运行时功率因数不宜大于 0.95。 电动机额定参数： 9400kW, 6kV, 1049A, cos∮n=0.90, §=95.7%,正常运行 负载 2300kW (负载率 24.5％)。 查电动机负载曲线当 KI=24.5%时,cos∮=0.795, sin∮=0.606, §=94.7% ∴ P1=2300/0.947=2429kW Q1 =P1xtg∮ =2429x0.763=1853 kvar 当补偿到 cos∮=0.91 (tg∮=0.456) 时, Q2 =2429x0.456=1107 kvar ∴ 补偿容量 :Q =Q1－Q2＝1853－1107＝746 kvar 取 750 kvar P1=9400/0.957=9822 kW, Q1=9822x0.4843=4757 kvar (cos∮n=0.90 时，tg∮=0.4843) 从电网实际吸收的无功功率为： Q’1 =Q1－Q =4757-750＝4007 kvar, 验算满载时的 cos∮ :
按电机实际消耗的无功补偿即 Q= Qf =2040kvar
例如某厂区变电所原有平均供电负荷为： P1＝14200 kW，Q1＝6470 kvar 平均的 cos∮1＝0.91, tg∮1=0.456 当异步发电机投入运行后，系统供给总负荷为： P2＝14200 –2000 =12200 kW Q2＝6470+2040＝8510 kvar tg∮2＝8510/12200 =0.6975 , 平均 cos∮=0.82 若保持原有功率因数不变，则需补偿无功： △Q＝12200x (0.6975-4556)=2951 kvar, 实际取 3000kvar 补偿后，Q2＝8510－3000＝5510kvar 补偿后的平均 cos∮＝ 3.3.3 工程设计中的注意事项 a b 关于电容器组接线 根据国家标准 GB50227“并联电容器装置设计规范” ， 中压 电容器组推荐星形接线，并按需要选择适当的串联电抗器。 实际补偿容量的修正 电容器的额定电压与所接电网的实际电压并不完全相符，为了电容器的可靠 运行，一般电容器的额定电压要高于实际运行电压。这样实际的无功补偿容 量比计算值有所减少。例如，额定电压为 6.6/ 3 kV ，100 kvar 的电容器， 星形接线，当运行在母线电压为 6.0kV 的系统时，实际容量为：
S P1 Q '1 9822 2 4007 2 10608 kVA
cos∮=9822/10608=0.926 b 变压器－电动机组供电，三机组配置，电机正常为异步发电工况。 此运行工况对系统功率因数的降低影响较大，必须进行无功补偿。根据 发电功率的多少，其补偿容量的确定有以下两种情况： 1) 发电功率很小时(如小于电机额定功率的 10％空载时消耗的无功功率进行补偿； b 按该电机在此负载率下实际消耗的无功功率进行补偿。 2) 当发电功率较大时(如达到电机额定功率的 20－60％)： a b 按该电机在此负载率下实际消耗的无功功率进行补偿； 按全厂用电负荷无功平衡或按该机组供电的厂区变电所无功平 衡确定补偿容量。 3) 计算实例 异步电动/发电机：12000kW, 6kV, 1357A, cos∮n=0.89, §=95.6 %,空 载电流 I0=202A, 正常运行平均发电功率 Pf = -2000kW (负载率 KI=0.167),由电机特性曲线查得此时 cos∮= -0.70, tg∮= -1.02 即 Qf = -2000x(-1.02) =2040 kvar a 按空载时消耗无功功率进行补偿(假定空载时全为无功消耗) △Q=Q0 = 3UI0 3 6 202 2099 kvar b c 按全厂或供电变电所无功平衡进行补偿. 取 2100 kvar
2 6 3 6 100 Q 100 82.63 kvar 6.6 3 6 . 6
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在上例中,额定容量为 3000 kvar 的电容器组,当运行在 6kV 电压的情况下,实 际容量只有 30x82.63=2479kvar .所以在确定补偿容量时,要考虑电网实际电 压水平。
大型电动机无功补偿计算
1 设置补偿原则 a 由 6－10kV 装置变电所母线供电的主风机组，无功补偿由该变电所统 一考虑。宜逐台计算出各用电负荷(各回路)所消耗的无功功率，进而 计算出自然功率因数并以此确定补偿容量。 b 由总变电所以专用 6－10kV 线路供电的主风机组或以变压器－电动机 组供电的机组，可按以下原则进行无功补偿： (1) 两机组配置，一般不需无功补偿。因为该机组只要投入运行，负 荷率就会很高（80％以上） ，其自然功率因数即是电动机的额定 功率因数,一般都在 0.9 以上。 (2) 三机组或四机组配置，电机一般为发电工况或轻载的电动工况， 功率因数一般都很低，特别是在异步发电状态对系统功率因数影 响较大，因此需要进行无功补偿。以下主要列举这种配置方式的 无功补偿计算。 3.3.2 计算实例 a 机组由总变电所专用线路供电， 三机组配置， 电机正常为轻载电动工况。 此时应按正常运行计算补偿容量，补偿后的 cos∮ 0.91-0.92，但机组甩 烟机后电机满载运行时功率因数不宜大于 0.95。 电动机额定参数： 9400kW, 6kV, 1049A, cos∮n=0.90, §=95.7%,正常运行 负载 2300kW (负载率 24.5％)。 查电动机负载曲线当 KI=24.5%时,cos∮=0.795, sin∮=0.606, §=94.7% ∴ P1=2300/0.947=2429kW Q1 =P1xtg∮ =2429x0.763=1853 kvar 当补偿到 cos∮=0.91 (tg∮=0.456) 时, Q2 =2429x0.456=1107 kvar ∴ 补偿容量 :Q =Q1－Q2＝1853－1107＝746 kvar 取 750 kvar P1=9400/0.957=9822 kW, Q1=9822x0.4843=4757 kvar (cos∮n=0.90 时，tg∮=0.4843) 从电网实际吸收的无功功率为： Q’1 =Q1－Q =4757-750＝4007 kvar, 验算满载时的 cos∮ :
按电机实际消耗的无功补偿即 Q= Qf =2040kvar
例如某厂区变电所原有平均供电负荷为： P1＝14200 kW，Q1＝6470 kvar 平均的 cos∮1＝0.91, tg∮1=0.456 当异步发电机投入运行后，系统供给总负荷为： P2＝14200 –2000 =12200 kW Q2＝6470+2040＝8510 kvar tg∮2＝8510/12200 =0.6975 , 平均 cos∮=0.82 若保持原有功率因数不变，则需补偿无功： △Q＝12200x (0.6975-4556)=2951 kvar, 实际取 3000kvar 补偿后，Q2＝8510－3000＝5510kvar 补偿后的平均 cos∮＝ 3.3.3 工程设计中的注意事项 a b 关于电容器组接线 根据国家标准 GB50227“并联电容器装置设计规范” ， 中压 电容器组推荐星形接线，并按需要选择适当的串联电抗器。 实际补偿容量的修正 电容器的额定电压与所接电网的实际电压并不完全相符，为了电容器的可靠 运行，一般电容器的额定电压要高于实际运行电压。这样实际的无功补偿容 量比计算值有所减少。例如，额定电压为 6.6/ 3 kV ，100 kvar 的电容器， 星形接线，当运行在母线电压为 6.0kV 的系统时，实际容量为：
S P1 Q '1 9822 2 4007 2 10608 kVA
cos∮=9822/10608=0.926 b 变压器－电动机组供电，三机组配置，电机正常为异步发电工况。 此运行工况对系统功率因数的降低影响较大，必须进行无功补偿。根据 发电功率的多少，其补偿容量的确定有以下两种情况： 1) 发电功率很小时(如小于电机额定功率的 10％空载时消耗的无功功率进行补偿； b 按该电机在此负载率下实际消耗的无功功率进行补偿。 2) 当发电功率较大时(如达到电机额定功率的 20－60％)： a b 按该电机在此负载率下实际消耗的无功功率进行补偿； 按全厂用电负荷无功平衡或按该机组供电的厂区变电所无功平 衡确定补偿容量。 3) 计算实例 异步电动/发电机：12000kW, 6kV, 1357A, cos∮n=0.89, §=95.6 %,空 载电流 I0=202A, 正常运行平均发电功率 Pf = -2000kW (负载率 KI=0.167),由电机特性曲线查得此时 cos∮= -0.70, tg∮= -1.02 即 Qf = -2000x(-1.02) =2040 kvar a 按空载时消耗无功功率进行补偿(假定空载时全为无功消耗) △Q=Q0 = 3UI0 3 6 202 2099 kvar b c 按全厂或供电变电所无功平衡进行补偿. 取 2100 kvar