電動機無功功率就地補償技術(shù)是推廣的一項節(jié)電項目。大力推廣這一新技術(shù),對節(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),采用電動機無功功率就地補償技術(shù)除了節(jié)約電能外;還可降低線路壓降、使電動機易于起動。
1、電動機就地補償容量的選擇
電動機就地補償容量的選擇,一般應(yīng)以空載時補償其功率因數(shù)至1為宜,不能以負(fù)荷情況計算。因為以空載情況補償,則滿載時仍為滯后。若以負(fù)荷情況補償至cos=1,空載(或輕載)時勢必過補償(即功率因數(shù)超前)。過補償?shù)碾妱訖C在切斷電源后,由于電容器之放電供給電動機以勵磁,能使仍在旋轉(zhuǎn)的電動機成為感應(yīng)發(fā)電機,而使電壓超出額定電壓好多倍,對電動機的絕緣和電容器的絕緣都不利,因此,感應(yīng)電動機就地補償?shù)碾娙萜魅萘靠捎上率酱_定:
QCs1.732UNIO式中:QC—就地補償電容器的三相總?cè)萘?kW;
UN—電動機的額定電壓,kV;
lO—電動機的空載電流,A。
防止電動機產(chǎn)生自激的電容器容量可按下式選用:
QC=0.9×1.732UNIO=1.5588UNIO
就地補償電容器容量選擇的主要參數(shù)是電動機的勵磁電流,因為不使用電容器可以造成電動機自激是選用電容器容量的必要條件。由于電動機的功率因數(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,容量越小,功率因數(shù)也越低。電動機電容器制造廠訂做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)電容器的運行電壓為額定電壓的90%時,無功功率Q降低了19%,而當(dāng)運行電壓為額定電壓的110%或120%時,無功功率分別增加了21%或44%。
2.2運行電壓升高,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,運行電壓的升高,會使電容器的溫度顯著增大。當(dāng)過電壓太高時,就會導(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)在長期高電場作用下產(chǎn)生老化作用,使電容器絕緣強度逐漸降低而發(fā)生擊穿。電容器絕緣介質(zhì)的電場強度愈高,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,其壽命就可以縮短到運行于額定電壓時的32.7%~37.6%左右。因此,嚴(yán)格要求電容器運行電壓在允許范圍之內(nèi),是保證電容器安全運行的重要措施。根據(jù)相電力電容器運行電壓的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,電容器不要在超過1.1倍額定電壓下長期運行。
2.4補償電容器串聯(lián)的影響
當(dāng)每相之間的電容器組是由幾個單臺電容器串聯(lián)以后再接入電網(wǎng)時,由于各臺電容值的差異,;而承受的電壓并不一致,也會引起過電壓(制造標(biāo)準(zhǔn)上允許的誤差為±10%,過電壓即可達到20%)。另外,對于中性點不接地的接線電容器組,相間電容差值也會產(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,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)生長期過電壓運行。
2.6應(yīng)提高補償電容器的額定電壓
目前我國生產(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)運行,尤以輕負(fù)荷時更為嚴(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)荷主要是由于運行電壓的升高或高次諧波的畸變兩個原因引起的。第一機械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)JB1629-75對移相電容囂規(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,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
運行中的三相電容器無功負(fù)荷功率和運行電流的關(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
若安裝地點運行電壓并不高;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)對附近用戶負(fù)荷性質(zhì)進行了解,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行時,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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