電動(dòng)機(jī)無功功率就地補(bǔ)償技術(shù)是推廣的一項(xiàng)節(jié)電項(xiàng)目。大力推廣這一新技術(shù),對(duì)節(jié)能具有十分重要的意義。在煤礦井下,由于低壓供電負(fù)荷距離變壓器較遠(yuǎn),采用電動(dòng)機(jī)無功功率就地補(bǔ)償技術(shù)除了節(jié)約電能外;還可降低線路壓降、使電動(dòng)機(jī)易于起動(dòng)。
1、電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償容量的選擇
電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償容量的選擇,一般應(yīng)以空載時(shí)補(bǔ)償其功率因數(shù)至1為宜,不能以負(fù)荷情況計(jì)算。因?yàn)橐钥蛰d情況補(bǔ)償,則滿載時(shí)仍為滯后。若以負(fù)荷情況補(bǔ)償至cos=1,空載(或輕載)時(shí)勢(shì)必過補(bǔ)償(即功率因數(shù)超前)。過補(bǔ)償?shù)碾妱?dòng)機(jī)在切斷電源后,由于電容器之放電供給電動(dòng)機(jī)以勵(lì)磁,能使仍在旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)成為感應(yīng)發(fā)電機(jī),而使電壓超出額定電壓好多倍,對(duì)電動(dòng)機(jī)的絕緣和電容器的絕緣都不利,因此,感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘靠捎上率酱_定:
QCs1.732UNIO式中:QC—就地補(bǔ)償電容器的三相總?cè)萘?kW;
UN—電動(dòng)機(jī)的額定電壓,kV;
lO—電動(dòng)機(jī)的空載電流,A。
防止電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生自激的電容器容量可按下式選用:
QC=0.9×1.732UNIO=1.5588UNIO
就地補(bǔ)償電容器容量選擇的主要參數(shù)是電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流,因?yàn)椴皇褂秒娙萜骺梢栽斐呻妱?dòng)機(jī)自激是選用電容器容量的必要條件。由于電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)與負(fù)載率、極數(shù)和容量有很大關(guān)系,負(fù)載率越低功率因數(shù)越低;極數(shù)越多,功率因數(shù)也越低同時(shí),容量越小,功率因數(shù)也越低。電動(dòng)機(jī)電容器制造廠訂做6.9kV標(biāo)稱電壓的高壓電容器和0.45kV標(biāo)稱電壓的低壓電容器。
2、電容器的過電壓
2.1電容器的無功功率與運(yùn)行電壓的平方成正比
在正弦波電壓條件下,電容的無功功率為:
Q=UI=U2/XC=wCU2
 
從上式中可以清楚看出,Q與UO2成正比,當(dāng)電容器的運(yùn)行電壓為額定電壓的90%時(shí),無功功率Q降低了19%,而當(dāng)運(yùn)行電壓為額定電壓的110%或120%時(shí),無功功率分別增加了21%或44%。
2.2運(yùn)行電壓升高,使電容器的發(fā)熱和溫升都增加
電容器中由于介質(zhì)損失引起的有功功率損失PS,可用下式表示:
PS=wCU2tg8
從上式中可以看出,電容器的功率損耗和發(fā)熱量也隨著電壓值的平方變化,運(yùn)行電壓的升高,會(huì)使電容器的溫度顯著增大。當(dāng)過電壓太高時(shí),就會(huì)導(dǎo)致熱不平衡,最后造成電容器損壞。
2.3 電客器的壽命隨電壓的升高而縮短
電容器內(nèi)部的絕緣介質(zhì)在長(zhǎng)期高電場(chǎng)作用下產(chǎn)生老化作用,使電容器絕緣強(qiáng)度逐漸降低而發(fā)生擊穿。電容器絕緣介質(zhì)的電場(chǎng)強(qiáng)度愈高,老化愈快,電容器絕緣介質(zhì)的壽命也愈短。研究認(rèn)為,當(dāng)電壓增加15%時(shí),其壽命就可以縮短到運(yùn)行于額定電壓時(shí)的32.7%~37.6%左右。因此,嚴(yán)格要求電容器運(yùn)行電壓在允許范圍之內(nèi),是保證電容器安全運(yùn)行的重要措施。根據(jù)相電力電容器運(yùn)行電壓的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,電容器不要在超過1.1倍額定電壓下長(zhǎng)期運(yùn)行。
2.4補(bǔ)償電容器串聯(lián)的影響
當(dāng)每相之間的電容器組是由幾個(gè)單臺(tái)電容器串聯(lián)以后再接入電網(wǎng)時(shí),由于各臺(tái)電容值的差異,;而承受的電壓并不一致,也會(huì)引起過電壓(制造標(biāo)準(zhǔn)上允許的誤差為±10%,過電壓即可達(dá)到20%)。另外,對(duì)于中性點(diǎn)不接地的接線電容器組,相間電容差值也會(huì)產(chǎn)生三相電壓的不平衡。
2.5串聯(lián)電抗器的影響
當(dāng)接入網(wǎng)絡(luò)的電容器組采用串聯(lián)6%的電抗器以防止高頻諧波共振時(shí),要考慮到加裝電抗器后引起加于電容器組上端電壓的升高,以免產(chǎn)生長(zhǎng)期過電壓運(yùn)行。
2.6應(yīng)提高補(bǔ)償電容器的額定電壓
目前我國(guó)生產(chǎn)的移相電容器其額定電壓是按照電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)電壓而設(shè)計(jì)的,例如0.4kV/6.3kV/10.5kV等,如果這些電容器接在變電所或在變電所附近,由于送電端的關(guān)系,其母線運(yùn)行電壓往往高于電容器的標(biāo)稱電壓,例如0.4kV或6.9kV或者11.5kV,在此基礎(chǔ)上往往又可能在10%的過電壓下持續(xù)運(yùn)行,尤以輕負(fù)荷時(shí)更為嚴(yán)重,這樣將嚴(yán)重地影響到電容器的使用壽命。因此有必要向電力電容器制造廠訂做6.9kV標(biāo)稱電壓的高壓電容器和0.45kV標(biāo)稱電壓的低壓電容器。
3、電容器的過電流和過負(fù)荷
3.1電容器的過電流和過負(fù)荷
移相電容器的過電流和過負(fù)荷主要是由于運(yùn)行電壓的升高或高次諧波的畸變兩個(gè)原因引起的。第一機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)JB1629-75對(duì)移相電容囂規(guī)定,必須能在由于電壓升高或高次諧波引起的不超過1.3倍的額定電流下長(zhǎng)期工作。如果電容器組的過電流和過負(fù)荷超過廠家規(guī)定的允許范圍時(shí),應(yīng)將電容器組從電源上斷開;,并采取相應(yīng)措施加以解決后方可投入運(yùn)行。
3.2電容器的電流和無功負(fù)荷的關(guān)系
三相電容器的額定電流和額定無功功率的關(guān)系如下:
lN=QC/1.732UN
運(yùn)行中的三相電容器無功負(fù)荷功率和運(yùn)行電流的關(guān)系如下:
Q=1.732UI
3.3防止諧波共振過電壓和電容器嚴(yán)重過負(fù)荷
若安裝地點(diǎn)運(yùn)行電壓并不高;但電容器過流又很嚴(yán)重,則應(yīng)主要考慮波形畸變的問題,首先應(yīng)對(duì)附近用戶負(fù)荷性質(zhì)進(jìn)行了解,分析其諧波成分及比例,找出產(chǎn)生諧波的原因。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)有諧波源并影響到電容器安全運(yùn)行時(shí),可以在電容器回路中串聯(lián)一組電抗器,其感抗值的選擇應(yīng)該在可能產(chǎn)生的任何諧波下均使電容器回路的總電抗為感抗而不是容抗,從根本上消除產(chǎn)生諧波的可能。

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