浅谈无功补偿
摘要：在实际电力系统中，异步电动机作为传统的主要负荷使电网产生感性无功电流；电力电子装置大多数功率因数都很低，导致电网中出现大量的无功电流。无功电流产生无功功率，给电网带来额外负担且影响供电质量。因此，无功功率补偿(以下简称无功补偿)就成为保持电网高质量运行的一种主要手段之一，这也是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临发展的一个重大课题，且正在受到越来越多的关注。
关键词：电网无功补偿
中图分类号：u665文献标识码： a 文章编号：
一、无功功率产生的原因及影响
无论是工业负荷还是民用负荷，大多数均为感性。电感性电气设备如异步电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场，此时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率q。电感性设备是电网中消耗无功功率的主要部分，另外，目前应用越来越广泛的电力电子装置等非线性装置也会消耗大量的无功功率。
无功功率的大量存在会严重影响电网的供电质量。无功功率的存在增加了设备的容量，进而增加了设备的用电量，输电线路上电流的增加会加大电压降落，大量无功功率在电网中传输更会造成输电线路及变压器损耗的增加，由此降低了系统的经济效益及可靠性。
二、无功补偿的原理及补偿原则
浅谈电动机无功功率就地补偿论文导读：现代工矿企业中，三相异步电动机是最常用的电气设备之一，在企业的生产设备中占有相当大的比例。由于它们都是电感性负荷，所以在企业内部的生产运行中，功率因数一般都比较低，需要从电源中吸收大量的无功功率，才能正常工作，给企业造成较大的电压损失和电能损耗。4.4应避免电容器和电动机产生自激电压。关键词：电动机，电容器，就地无功补偿，无功功率 0.概述 现代工矿企业中，三相异步电动机是最常用的电气设备之一，在企业的生产设备中占有相当大的比例。由于它们都是电感性负荷，所以在企业内部的生产运行中，功率因数一般都比较低，需要从电源中吸收大量的无功功率，才能正常工作，给企业造成较大的电压损失和电能损耗。无功补偿是指采用另加无功补偿装置的办法，让无功负荷与无功补偿装置之间进行无功功率交换，以提高系统的功率因数，降低能耗，从而大大减少供电线路，改善电网电压质量。 许多企业一般都是在企业内部配电室里低压母线上集中安装一些电容器柜，对变配电系统的无功功率进行补偿，这对于提高企业内部的供电能力，节约变配电损耗都有积极作用。可是，由于企业内部的电动机大都通过低压导线连接，分散在各个生产车间，形成企业内部的输配电网络，由此，大量的无功电流仍然在企业内部的输配电线路中流动，这些无功电流在企业内部所造成的损耗，依然不能解决。 电动机无功功率就地补偿，就是把电动机所需要的无功电流局限在电
动机设备的最终端，实现无功功率就地平衡，使得整个变配电网络的功率因数都比较高，有效地减少输配电线路的无功损耗。 1.三相异步电动机运行功率因数及损耗 三相异步电动机运行时，所消耗的功率包括有功功率和无功功率两个分量。有功功率是用于电动机产生机械转矩并且驱动负载所需的功率，它的电流随负载的增加而增加，而无功功率，则是用于电动机内部的电场与磁场随着电源频率的反复变化，在负载与电源之间不断地进行能量交换时所消耗的功率。无功电流在负载变化的情况下，其变化很微小，在相位上，电流的变化总是滞后于电压90°，所以是纯电感性质的。在实际运行中，电源供给电动机的总电流是有功电流和无功电流的矢量和，当电动机处于满负荷运行时，有功电流大于无功电流，总电流的功率因数较高，而当负载下降时，有功电流减小，无功电流基本不变，所以功率因数降低。 可以这样认为：当电动机的输出功率一定时，功率因数越低，就意味着其所需的无功功率越大，因而造成的损耗也较大。实践证明，无功功率所产生的电能损耗，主要是发生在输配电线路上的，对于那些距离电源较远，线路电阻比较大，电动机运行功率因数低的终端设备，所造成的无功损耗就更加突出了。 2.无功功率就地补偿原理及电容量的选择 2.1因为在电容负载中产生的超前无功电流与在电感负载中产生的滞后无功电流能够相互补偿，所以在电动机电源终端并联一个适当容量的电容器，就可以使电动机所需的无功电流大部分由并联的电容器供
煤矿井下供电系统中无功补偿技术的应用 发表时间：2019-09-20T10:58:03.483Z 来源：《基层建设》2019年第20期作者：邵冉 [导读] 摘要：供电系统是矿井生产作业的动力来源，确保其运行的有效性对矿井的长久可持续发展意义重大。 淮南矿业集团“三供一业”供气维修改造工程建设项目部 摘要：供电系统是矿井生产作业的动力来源，确保其运行的有效性对矿井的长久可持续发展意义重大。无功功率是影响供电系统性能发挥的主要因素之一，有效消除这一因素至关重要。结合具体工程实际，在分析矿井现有供电系统存在问题的基础上，对井下供电系统无功补偿方案设计开展分析，并对其应用效果做出探究，希望能够为其他矿井相似工程的开展提供借鉴和参考。 关键词：煤矿；供电系统；无功补偿；方案设计； 引言 伴随矿井生产工艺自动化水平的不断提升，自动化设备在井下生产中的使用量不断增加，相应的变频开关及非线性负载的应用越发普遍，这在大幅提升矿井生产作业效率的同时也使得矿井供电系统负荷显著增加，电网谐波污染和电压波动现象明显，电缆、各用电装置的绝缘性及整个供电系统的稳定性受到显著影响，极易发生大面积的井下停电事故，严重时还会导致漏电安全事故发生，对生产高效运行和安全开展构成一定威胁。有鉴于此，针对井下供电系统使用中用电问题的诱因开展分析，探究具有良好适用性的无功补偿工艺，对于提升井下供电网络运行稳定性、确保用电安全意义重大。 1 工程概述 A矿井下中央变电所设计电压为35 k V，内部设计选用双回路电源进线模式，两条电源线可互为备用电源。在井下实际回采中，先借助型号为S11-25000的变压装置将变电所35 k V电压下调至10 k V后通过专用电缆及架空线将电能传输至井下各用电区域。图1所示即为供电系统结构示意图。 图1 供电系统结构示意图 2 现有供电系统问题分析 2.1 功率因数低电能浪费严重 根据井下实测可知，A矿井下原供电系统功率因数介于0.6～0.7，特别是在长距离供电线路中，有大量的无功电流，引起了较为严重的电能浪费现象。 2.2 变压器带载能力偏低 变压器带载能力计算公式为： 式 (1) 中，Pw为变压装置带载能力，k V?A；Py为变压装置容量，k V?A；βM为变压装置负荷率，取值0.8；cosφ为功率因数。 依照A矿井下供电实际状况，其供电系统功率因数取值0.7，则根据式 (1) 计算可知A矿井下变压装置带载能力为Pw=1 400 k V?A。不过A矿井下回采作业的采煤机额定功率为1 560 k W，这表明供电系统作业时其变压装置带载能力可能无法满足机电设备运行需求，从而导致设备无法正常运行。这种现象的长期存在往往会使得机电设备绝缘性能和工作效率大幅下降。 2.3 末端电压偏低设备启动存在故障 A矿供电系统实际使用中存在较多无功电流，使得系统运行中存在较大的压降。这种情况下，一旦遇到用电高峰阶段，极易引起大功率机电设备启动难的问题，而且随着A矿供电系统的多年使用，其线路末端电压降低现象越发明显，对正常生产的影响也越发明显。 2.4 威胁供电安全 A矿供电系统中各电源操控按键与机电设备间有着明显的无功电流交互冲突，而这种现象的长期存在会在一定程度加速设备老化，特别
第四章异步电动机的功率因数与无功补偿 §4-1异步电动机的功率因数与无功功率的经济当量 §4-2 电动机无功补偿的分类 §4-3电动机就地补偿的技术经济效益 §4-4绕线型感应电动机的转子进相器 §4-1异步电动机的功率因数与无功功率的经济当量 工矿企业消耗的无功功率异步电动机约占70%。不少电动机负载率很低，经常处在轻载或空载运行，功率因数普遍不高。负载率愈低，则功率因数愈低，无功功率相对于有功功率的百分比更为显著地浪费电能。因此对于异步电动机采用就地无功补偿以提高功率因数、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。 用户功率因数的高低，直接关系到电网中的功率损耗和电能损耗，关系到供电线路的电压损失和电压波动，而且关系到节约用电和整个供电区域的供电质量。但在实际电力系统中异步电动机作为传统的主要负荷使电网产生感性无功电流，这些无功电流都导致电网中产生大量的无功功率。在无功功率传递过程中会消耗大量的有功功率率，由于安装了无功补偿容量，减少了无功功率传输而降低的有功功率损耗值与无功功率减少值的比值，即输送的无功功率减少1 kvar（或增加1 kvar 无功补偿容量）时所减少的有功功率损耗值就是无功功率的经济当量。 线路的有功功率损耗值为：
安装无功补偿容量Q bch 后，有功功率损耗值为： 减少的有功功率损耗为： 无功补偿的经济当量为： 其中C y 为无功功率通过线路时引起的有功功率损耗的单位损耗值；Q bch /Q 为无功功率的相对降低值，称为补偿度。 当补偿度很低，即Q bch <>Q 时， C bch ＝C y 说明补偿容量越大，对减小有功损耗的作用越小，并非补偿容量越大越经济。补偿容量的大小需通过技术经济比较来确定。 232232222332210101010L LP LQ S R P Q P R U U P Q R R U U P P ----?+==?=?+?=+22 ' 3322()1010bch L Q Q P P R R U U ---=?+?'32(2)10bch bch L L Q Q Q P P P R U --?=-=?32232(2)10(2)10(2)(2)bch L bch bch bch LQ bch bch y Q Q P C R Q U Q QQ R QU P Q Q C Q Q Q ---?==?-=?=-=-
浅谈无功补偿原理及无功补偿率 无功补偿原理 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。 简介编辑 无功补偿原理 当电网电压的波形为正弦波，且电压与电流同相位时，电阻性电气设备如白炽灯、电热器等从电网上获得的功率P等于电压U和电流I的乘积，即：P=U×I。 电感性电气设备如电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场，此时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率Q。此时电流滞后电压一个角度φ。在选择变配电设备时所根据的是视在功率S，即有功功率和无功功率的矢量和： 无功功率为: 有功功率与视在功率的比值为功率因数: cosf=P/S 无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，系统电压下降。故需对其进行就近和就地补偿。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时，电网只传输有功功率P。根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上。 如果选择电容器功率为Qc，则功率因数为： cosφ= P/ (P2 + (QL-Qc)2)1/2 在实际工程中首先应根据负荷情况和供电部门的要求确定补偿后所需达到的功率因数值，然后再计算电容器的安装容量： Qc = P(tanf1 - tanf2)=P〔(1/cos2f1-1)1/2-(1/cos2f2-1)1/2〕 式中:
电机就地补偿柜节能方案 1 概述 异步电动机功率因数很低，在电网负荷中异步电动机所占的比重较大，是城乡电网的主要无功负荷。它使各级网损也相应增大，尽管在各级变电所、配电变及各厂矿企业内均装有集中无功补偿装置来提高功率因数，减少电网线损，但集中补偿不仅无法降低低压电网的线损，而且价格较贵。特别是在乡镇，随着乡镇经济的发展，小型家庭式的生产方式在各地较为普遍，家庭织机、小型砧床、车床、冲床、碾米机、脱粒机等到处都有，加上用户分散，低压网络较长，采用集中无功补偿，仍不能降低低压电网的线损。低压电网的高线损率对正在实施的城乡电网同网同价政策带来困难，因此，必须对乡镇家庭的异步电动机推广低价的就地无功补偿。三相低压异步电动机就地无功补偿就是一台与异步电动机特性相配合的电容器直接并联于该电动机，其保护仅利用原异步电动机的保护，不需要外加其它保护装置。 为实施城乡电网同网同价，应大力推广异步电动机就地无功补偿，建议电容器制造厂家应生产与异步电动机相配套的产品。 2 三相低压异步电动机就地无功补偿的好处 用三相低压异步电动机就地无功补偿有以下好处：①简单、价低。因为只是在电动机上并联一台合适的专用电容器就可，不需要外加其它保护装置，便于推广；②不仅能提高低压电网的功率因数，降低了线损，同时也提高了供电电网的功率因数，降低了配电网线损；③对用户来讲，节约了内线损耗，减少电费，同时可以不会因功率因数不合格而罚款(这对各厂矿企业内的异步电动机也同样)。装置三相低压异步电动机专用无功补偿电容器，具有较好的经济效益；④提高了低压线路的功率因数，减少末端电压波动，改善了用户的电压，提高了电压质量，也增加了产品数量及质量；⑤因为补偿电容器随电动机投切，只要补偿的电容器容量配置适当，不存在无功过补偿，有较为理想的补偿效果。 用三相低压异步电动机就地无功补偿是一种经济、简单、高效、可靠的无功补偿方法，应在广大的乡镇和工矿企业推广。为什么一个合适容量的电容器可以与异步电动机直接并联，而不需要外加其它保护装置，仅利用原异步电动机的保护就可，而且是一种经济的无功补偿。这是因为 ①异步电动机在运行时所需要的无功功率从异步电动机的等效电路中可知由两部分组成：一部分是励磁支路所需的无功功率；另一部分是负荷支路所需的无功功率。小容量的异步电动机主要是励磁支路所需的无功功率，当负荷从由零到满载时，其变化很小，随负荷的增加而略有下降；而负荷支路所需的无功功率随负荷增加而增加，其值一般要比励磁支路所需的无功功率要小，异步电动机容量越小，相对的比例也越小。小容量的异步电动机从空载到满载，其总的无功功率的变化不大，以Y801.2(0.75kW)为例，空载时无功功率为0.531kvar，而满载时为0.646kvar。表1为几种小容量Y型异步电动机在不同的负载率下所需的无功功率。从表中可知，容量小所需无功功率在不同的负载下变化很小。 异步电动机随着容量的增大，从空载到满载所需的总无功功率变化相应加大，如 Y165L-2(18.5kW)，空载时所需无功功率5.343kvar，而满载时为10.651kvar。但一般空载与满载的无功功率之比约为0.5以上。因此，对低压异步电动机的无功补偿，其并联电容器在运行时的实际补偿容量，只要能补偿其励磁功率，就能使异步电动机运行的功率因数在负载率从40%～100%都有较高值(0.9以上)，而低负载时，其功率因数虽不能达到0.9左右，但由
浅谈10KV线路的无功补偿 电力网在运行时，电源供给的无功功率是电能转换为其他形式能的前提，它为电能的输送、转换创造了条件，没有它，变压器就不能变压与输送电能，没有它，电动机的旋转磁场就建立不起来，电动机就无法转动，但是，长距离输送无功电力，又会造成有功功率的损耗和电压质量的降低，这不仅影响电力网的安全经济运行，而且也影响产品的质量。因此，如何减少无功电力的长距离输送，已成为电力行业一个关键性的问题。 无功补偿的原则之一：集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主。这就要求在负荷集中的地方进行补偿，既要在变电站进行大容量集中补偿，又要在配电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿，目的是做到无功就地平衡，减少其长距离输送。由于用户端随机、随器、随荷补偿的不完全或未进行补偿，线路上仍有大量的无功负荷在传输。采用在10千伏线路上并联高压电容器实现就近补偿，以降低线路传输电流，降低线路损耗，这就是线路无功补偿。 1.线路补偿容量的确定 线路补偿电容器装置一般安装在室外电线杆上，没有自动投切装置，所以只能进行固定补偿。为此选定的电容器容量必须为线路流动的最小无功负荷，否则会发生无功倒送。所以要进行线路无功补偿就必须实测低谷时期无功负荷，然后确定无功补偿容量。 2. 线路电容器安装地点及补偿容量 2.1无功负荷沿线路均匀分布 根据理论计算，从降低线损的角度看，以下补偿容量和安装位置为最佳值： 2.1.1只安装一组电容器 Ｑ为该线最小负荷时无功功率值，L为线路总长度。 C0=1/3Q 由变电所实施无功补偿。 C1=2/3Q
2.1.2安装两组电容器 C0=1/5Q 由变电所实施无功补偿。C1=C2=2/5Q 2.1.3安装三组电容器
浅谈无功补偿及消谐装置 【摘要】工农业生产规模的进一步扩大，电力用户除了对电能总量需求量不断增加外，对供配电系统供电安全性、可靠性、经济性等也提出了更高的要求。目前，供配电系统普遍存在供电线路错综复杂、负荷分布范围广、线损较高等问题，加上供电区域电力负荷用电时段带有明显的不确定性，使得系统供电电压水平波动较大，供电质量较差，给工农业生产和供配电企业带来巨大的经济损失，现阶段我国大多电力电子装置功率因数很低，给电网带来较大额外负担，并影响供电质量，因此，抑制谐波和提高功率因数以成为电力电子技术、电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一个重大课题，正在受到越来越多的关注。本文简单介绍了无功功率的补偿问题和现在的无功补偿方法。 关键词无功补偿消谐供电 一．无功补偿， 就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。1.无功补偿的合理配置原则从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。(1)总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。(2)电力部门补偿与用户补偿相结合。在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。(3)分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。但不能降低配电网络的无功损耗。因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。(4)降损与调压相结合，以降损为主。 2.无功补偿的效益在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%～90%,如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。由于减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。(1)、节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。可见，提高功率因数对企业有着重要的经济意义。(2)、提高设备的利用率。对于原有
国家标准《静止式动态无功补偿装置功能特性》 征求意见稿编制说明 2005年7月 一、概述 国家标准《静止式无功功率补偿装置(SVC)功能特性导则》被列入了2003年国家标准制修订计划，计划编号为20032411-T-469。完成年限2005年。本标准由国家标准化管理委员会提出；全国电压电流等级和频率标准化技术委员会（以下简称“标委会”）归口并负责起草。 本标准主要起草单位： 本标准主要起草人： 本标准参加起草单位： 本标准参加起草人： 为了保证标准质量，特别邀请西安交通大学夏道止教授、王兆安教授、清华大学陈建业教授、中国电力科学研究院林海雪教授级高工（兼）、全国电力电子学标委会秘书处周观允教授级高工（兼）担任标准编制工作组顾问。 1 标准项目的提出和编制过程 该项目是在全国电压电流等级和频率标委会委员、鞍山荣信电力电子有限公司左强总经理的提议下，于2001年初和《静止式动态无功补偿装置(SVC) 现场试验导则》国家标准项目一起，向国家标准委提出立项申请，2003年底被批准立项的。 2004年第1季度，标委会秘书处研究确定：成立以全国电压电流等级和频率标委会秘书处、全国电力电子学标委会秘书处、中国电力科学研究院、西安领步电能质量研究、鞍山容信电力电子有限公司为主要起草单位的标准编制工作组；随着工作的进一步开展，还将扩展供电、用电、设备及其主要部件制造行业的工程技术人员参加标准编制工作。 根据2004年6月23日国家标准委高新技术部有关“无功补偿装置”国家标准规划及制定工作会议精神，两项《静止式动态无功补偿装置(SVC)》国家标准的制定过程中将积极吸收相关行业和单位的意见。 2004年12月21-23日，于北京召开了主要起草人和顾问工作扩大会议。会议就采用美国IEEE相应标准的基本原则达成以下共识： ——本标准不是等同、也不是修改采用，但鉴于美国IEEE 1303：1994相应标准的框架和技术内容有一定价值，因此在编制我国标准时应作为主要参考文件；关键是要保证国家标准的先进性，提高产品竞争力，技术内容可适当超前以指导科研； ——标准的适用范围要突破美国IEEE相应标准，涵盖输电和配电系统； ——保持立项时的标准名称，暂不改变； ——标准中，对实现产品性能的方法（例如冷却方式）不应强行做推荐性规定； ——该标准在编制过程中，要注意与国家标准《静止式动态无功补偿装置现场试验》的编制工作的密切协调； ——标准内容不应与现行国家标准发生矛盾； ——编制标准时应注意充分研究现正在编制的相关电力行业标准和可控硅阀国家标准。 会议对由西安领步电能质量研究所、鞍山荣信电力电子有限公司分别组织翻译，并聘请有关专家校对的最新IEEE标准进行了集体校对；研究商讨了IEEE 1303：1994各章条的采用程度和增删意见。会议决定由刘军成高级工程师执笔起草、林海雪教授级高工校核本标准的征求意见稿讨论稿，然后提交2005年5月召开的主要起草人会议，供集体讨论修改。
HETB-S10无功功率就地补偿装置说明： 电动机无功功率就地补偿技术是国家推广的一项节电项目。大力推广这一新技术,对节能具有十分重要的意义。由于低压供电负荷距离变压器较远,采用电动机无功功率就地补偿技术除了节约电能外,还可降低线路压降、使电动机易于起动。 1、电动机就地补偿容量的选择 电动机就地补偿容量的选择,一般应以空载时补偿其功率因数至1为宜,不能以负荷情况计算。因为以空载情况补偿,则满载时仍为滞后。若以负荷情况补偿至cos =1,空载(或轻载)时势必过补偿(即功率因数超前)。过补偿的电动机在切断电源后,由于电容器之放电供给电动机以励磁,能使仍在旋转的电动机成为感应发电机,而使电压超出额定电压好多倍,对电动机的绝缘和电容器的绝缘都不利,因此,感应电动机就地补偿的电容器容量可由下式确定: QC≤1.732UNI0 式中:QC—就地补偿电容器的三相总容量,kW; UN—电动机的额定电压,kV; I0—电动机的空载电流,A。 防止电动机产生自激的电容器容量可按下式选用: QC=0.9×1.732UNI0=1.5588UNI0 就地补偿电容器容量选择的主要参数是电动机的励磁电流,因为不使用电容器可以造成电动机自激是选用电容器容量的必要条件。由于电动机的功率因数与负载率、极数和容量有很大关系,负载率越低,功率因数越低;极数越多,功率因数也越低;同时,容量越小,功率因数也越低。 2、就地补偿的接线方式 2.1直接起动和降压起动的电动机的补偿接线 对直接起动的高低压三相异步电动机,电动机无功功率就地补偿装置的电容器可以直接和它的出线端子相连接,电容器和电动机之间不需要装设任何开关设备。当电动机和电源脱离之后其绕组即为电容器放电电阻,因此不必专设电容器的放电装置。高压电动机的就地补偿装置, 2.2起动困难的低压电动机的补偿接线 高压电动机经常因供电距离太远造成起动困难,这时可以采用电动机无功功率就地补偿技术,为了提升负载端电压,可以适当增加补偿电容器的容量,当电容
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/fa1372287.html, 浅谈煤矿电气安全隐患及存在问题 作者：齐海鹏 来源：《科技探索》2014年第02期 摘要：本文对目前煤矿电气安全存在的隐患及存在的问题进行剖析，通过事故、统计数据阐述电气安全可能造成的危害，并针对煤矿电气目前存在的设备局限性、本质安全性、漏电、短路、无功补偿等方面的问题进行了分析。 关键词：煤矿电气安全隐患存在问题 1 煤矿电气安全隐患 电对于现代的煤矿开采技术来说，是首要的先提条件。矿井停电会造成停风、有害气体积聚；停止排水会造成淹井；停止提升，受灾人员不能升井，救灾人员不能下井。而煤矿井下使用电能的最大危害是故障电流危险性，受伤的电缆造成漏电或形成短路，从而造成人身触电或引起电火灾，更甚者是电明火外露，引起瓦斯、煤尘爆炸事故。 1.1瓦斯、煤尘爆炸的主要引爆源 众所周知，煤矿时刻受着水、火、瓦斯的威胁，伤亡事故的发生率比任何工业部门都高。爆炸事故的瓦斯（主要是甲烷）、煤尘一直是煤矿安全生产的大敌，世界各主要产煤国都在 为防治瓦斯事故投入巨大的人力、物力、财力，但是重大瓦斯爆炸等恶性事故仍不断发生。通过调查分析，大多数的瓦斯、煤尘爆炸事故的点火源主要还是电气直接或间接引起的。 1.2人身触电事故 在煤矿井下潮湿的环境下，尤其是被采掘机械拖曳的软电缆，最容易受到各种机械损伤，近年来由于坚持使用漏电保护装置，井下交流电网触电死亡事故已明显减少，但尚未彻底杜绝。特别是直流架线电网由于没有漏电保护措施，更容易造成人身触电伤亡事故。 1.3 电机、电缆大量烧损 由于采掘机械经常是在重载的条件下频繁起动，过载、堵转不断发生，继电保护很难与之配合，因此，采掘机械的驱动电动机、电缆经常烧毁。 1.4煤矿井下的外因火灾主要是电火灾 电器设备发热、电缆过负荷发热着火是矿井火灾事故的主要外因，而且电火还是矿井爆炸事故的主要点火源。根据1970年至1981年全国煤矿调查统计，在255次重大爆炸事故中，电火引爆115次，占45%，1983 年至1986年间共发生瓦斯爆炸事故49起，煤尘爆炸事故7起，
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
电动机无功功率的就地补偿 清华大学电机工程与应用电子技术系林永 摘要介绍了电动机无功功率就地补偿时,电容器容量的选择方法和接线方式, 分析了并联电容器损坏的原因,提出增加并联补偿电容器的额定标称电压是防止电容 器损坏的有效方法。 关键词无功功率就地补偿电容器电动机 电动机无功功率就地补偿技术是国家推广的一项节电项目。大力推广这一新技术 ,对节能具有十分重要的意义。在煤矿井下,由于低压供电负荷距离变压器较远,采用 电动机无功功率就地补偿技术除了节约电能外,还可降低线路压降、使电动机易于起 动。 1 电动机就地补偿容量的选择 电动机就地补偿容量的选择,一般应以空载时补偿其功率因数至1为宜,不能以负 荷情况计算。因为以空载情况补偿,则满载时仍为滞后。若以负荷情况补偿至cos =1 ,空载(或轻载)时势必过补偿(即功率因数超前)。过补偿的电动机在切断电源后,由于 电容器之放电供给电动机以励磁,能使仍在旋转的电动机成为感应发电机,而使电压超 出额定电压好多倍,对电动机的绝缘和电容器的绝缘都不利,因此,感应电动机就地补 偿的电容器容量可由下式确定: Q C≤1.732U N I0
式中:Q C—就地补偿电容器的三相总容量,kW; U N—电动机的额定电压,kV; I0—电动机的空载电流,A。 防止电动机产生自激的电容器容量可按下式选用: Q C=0.9×1.732U N I0=1.5588U N I0 就地补偿电容器容量选择的主要参数是电动机的励磁电流,因为不使用电容器可 以造成电动机自激是选用电容器容量的必要条件。由于电动机的功率因数与负载率、 极数和容量有很大关系,负载率越低,功率因数越低;极数越多,功率因数也越低;同时, 容量越小,功率因数也越低。电动机的无功功率主要消耗在励磁电流上,随负载率变化 不大,因此,就地补偿的电容器容量与电动机的容量和极数有关。电动机就地补偿后的 功率因数达到0.95～0.98就可以了。 2 电容器的过电压 2.1电容器的无功功率与运行电压的平方成正比 在正弦波电压条件下,电容的无功功率为: Q=UI=U2/XC=ωCU2 从上式中可以清楚看出,Q与U 2成正比,当电容器的运行电压为额定电压的90%时 ,无功功率Q降低了19%,而当运行电压为额定电压的110%或120%时,无功功率分别增加 了21%或44%。 2.2 运行电压升高,使电容器的发热和温升都增加 电容器中由于介质损失引起的有功功率损失P S,可用下式表示: P S=ωCU2tgδ 从上式中可以看出,电容器的功率损耗和发热量也随着电压值的平方变化,运行电 压的升高,会使电容器的温度显著增大。当过电压太高时,就会导致热不平衡,最后造
浅谈矿山电气设备的无功补偿方法及必要性 发表时间：2019-06-13T08:56:48.430Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：宋立昌 [导读] 摘要：在金属矿山开采过程所应用的主要设备中，传动装置基本上均属于交直流传动，例如广泛应用到的运输设备、提升设备、排水设备、通风设备、采矿机械等等。 (山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿山东省烟台市莱州市 261417) 摘要：在金属矿山开采过程所应用的主要设备中，传动装置基本上均属于交直流传动，例如广泛应用到的运输设备、提升设备、排水设备、通风设备、采矿机械等等。同时，很多机电设备属于感性负载，在实际的运行过程中整体功率非常大，而且因为功率因数相对不高，导致机电设备在开启以及停运过程中产生相对大无功功率，同时也会对整个供电系统带来较大影响。会导致整个供电系统所对应的功率因数进一步减小，如此使得系统中出现更大的电能损耗问题，还极易导致供电系统中发生压降或电压升高的问题。在金属矿山企业中，很多负载设备均属于一些非线性的负载设备，例如提升机设备，其进行调速过程中，会将非常多的谐波输送至电网系统中，使得供电网络的电压值发生较大波动。最终，会使得整个系统所拥有的供电水平进一步下降，系统的电耗有所增大，也会使得系统中负载设备发生多次开关问题，极易使得负载设备出现损坏。 关键词：矿山电气设备；无功补偿方法；必要性 1电网供电问题原因分析 1.1无功功率问题 矿井所使用的非线性电子设备、电动机都需要无功功率来维持运行，大量此类设备的投入使用导致电网的无功功率急剧增加，对供电电网产生设备费用投入增加、负载电流增大、电能消耗增加、供电电压波动增加及用电设备无法正常启动运行等严重危害。 1.2电网谐波问题 矿井所使用的馈电开关、电动机、整流设备、变压器以及照明设备等都是金属矿山供电电网的主要谐波源，为了满足矿井自动化生产的要求，大量大功率、大容量的非线性电子设备得到广泛的应用，致使矿井电网谐波问题越发严重。供电电网谐波问题主要包括:供电保护设备误动、设备损耗增加、设备效率降低、精密计量设备发生误差、设备与电缆的绝缘性能降低、使用寿命缩短及对其他用电设备造成电磁干扰等问题。 1.3大型设备瞬间启动问题 矿井所使用的提升机、空压机、排水泵、皮带输送机等大功率设备瞬间启动时，将消耗大量的电流，造成供电线路损耗增加。随着矿井的不断延伸，供电线路越来越长，供电线路电压下降较大。当金属矿山生产高峰期、用电量达到峰值时，整个供电电网电压出现波动，大功率设备难以启动，严重影响到整个供电系统的供电质量。大型设备不能启动作业，严重影响矿井正常生产的同时，还容易引起设备或者电缆过流发热问题，极易引发安全事故。上述三种矿井供电问题是同时存在的，只有对三个问题进行综合整治，才能达到改善矿井供电环境，提高电能利用效率的作用。 2供电系统无功功率及谐波的来源 2.1功率因数偏低和无功补偿不足 某矿的供电系统中，其6KV母线设置了相应的投切补偿装置，这一装置的总容量大小是1400KVar。针对供电系统中的公共点进行测量，测得系统的功率因数偏低，通过全面测量得出供电系统的无功补偿严重不足，其缺口超过了8340KVar。而之所以会出现这一问题，主要是由于供电系统所设置的无功补偿设备所拥有实际容量相对小。 2.2电容器组出现频繁投切问题 对于电容器组而言，最为重要的组成是电容器件，但电容长期运行后，由于经历了非常多的充电以及放电操作，极易导致设备不出现跳变，此时，若将电容器组设备接入至整个供电网络情况下，便会出现形成具有相对高频率大小以及相对高振幅的电流，这一电流可看成是短路电网在合闸操作时形成的相应电流，因此，这一电流也叫做是合闸涌流。因为这一电流所拥有的幅值大小要较正常值高出大约6~8倍左右，同时比供电系统额定电流还要高很多，电流的频率一般超过1000Hz，会导致整个网络受到极大的冲击，尤其是对于断路器装置之中灭弧室所带来的损害是最为严重的。所以，我国国家电网已经出台针对性的规范，要求用户在使用投切电容器组的过程中，要确保投切次数尽量的少。正是由于电容器组出现了频繁的投切问题，使得系统电压变得极不稳定。依照对系统实际测量的数据来看，在电容器组实际投切的过程中，在6KV的母线之上，其对应电压数值在短时间内出现的数值变化变高于8%，而这种电压的变化将会使得电气设备受到极大损坏。另外，由于此种电压波动发生在瞬时，使得系统设置的无功补偿装置无法有效地跟踪符合改变情况，从而不能够完成准确的补偿工作，出现过补问题以及欠补问题，使得系统短时以及长时的闪变均高于标准允许值。 2.3机电设备工作的特性 当主变压器装置以及提升机设备在实际运行时，这些机电设备自身作业特点使得它们所承载负荷会出现较为频繁变化，同时负荷变化也相对剧烈，从而导致非常多的无功功率以及谐波出现，也会使得系统的电压发生相对大变化，线路中的压降问题更为严重，对于机电设备的正常运转会造成极为不利影响。另外，若是出现谐波，将会使得误动作发生概率进一步增加，对于金属矿山安全生产而言是极为不利的。 3无功补偿电路设计 在某矿山供电设备中，一共设置有2台SVG无功补偿设备，分别将其安装在不同的6KV母线之中，通过利用母联开关实现转换，每一个SVG无功补偿设备所拥有的补偿容量均为8MVar。在SVG无功补偿装置之中，包含有电路信号收集装置、设备主控制装置以及放大电力等等，因为在该矿的供电系统中，其间隔时间相对长，使得不同的负载启动过程不够及时，从而进一步使得负载设备所拥有能耗有所增加。而所设置的SVG无功补偿设备，便是针对一些拥有较大功率的机电设备，在起启动过程中实现无功补偿，确保系统中电压以及电流等均能够保持稳定状态，让机电设备能够处于安全阙值范围之内运行，从而使得能耗也有所减少。把SVG无功补偿设备接入至电路以后，其中K1是处在导通状态的，而K2则处于断开状态，母线的电流会被输送至SVG补偿装置，可以给其中的静止无功发生器对应电路进行充电，在完成了充电过程以后，此时K2便会随之被接通，如此静止无功发生器装置便能够针对供电系统的无功功率大小加以监测，同时根据无功功率大小进行补偿。在供电网络之中，静止无功补偿装置在进行电路设计过程中，是采用的不同“H桥”串联方式，在单独的“H桥”之中均包
摘要 本文进行了异步电动机的运行特性分析，通过电路分析和数学推导建立了异步电动机的数学模型及等效电路。阐述了三相异步电动机就地无功补偿的原理和作用。最后，以8051单片微型机作为控制主体设计了智能型交流异步电动机就地无功补偿装置。 关键词：异步电动机；单片机；无功补偿；AD654芯片；功率因数 AbStraCt Because Of SUCh adVan土age Ofthe aSynchronous motOr aS Simple St，rUCture，the reliable running，the convenient service and cheap phce，n iS widely applied in all tradeS and occupatiOnS．n iS well known that motOr whiCh iS direct·on Starting haS many malpracdces．When eleCtriCal machinery 1ight-lOading running，the power 10Se increases，the e伍Ciency and power faCtors bOth greatly reduce．TherefOre 讧haS extremely V讧a1 Signincance tO implement efieCUve COntrOl on aSyncbronous motOr， guaran“ng the secur讧y Ofthe eleCthCal machinery， avoiding th云eleCtriCal network impact，enabling讧economyrunninS． ThiS paper analyZe the model and equiValent Circun Ofthe aSynchronous motOL Anerdepic“ngthetheoryOftheaSynchronousmotOrreacdvepowercompensatiOno n the spot，we deSignathe aSynchronousmotOrreacdvepowercompensatiOndeviCe on theSpOtbasedon 8051 SingleChipMiCrocomputer． KeywordS：ASynchrOllOUS motOr； MiCrocompUter； AD654Chip；Power factOr ReacUvepowercompensatiOn； 引言 随着我国工农业生产的迅速发展，电能的需求量越来越大，开发和节约能源已成当务之急。作为一种重要的动力设备，三相交流异步电动机的用电量是非常大的。这些异步电动机一般都是按照设计的负载进行选择的，但在实际使用中，大都经常处在轻载，甚至在空载运行。因此，“大马拉小车”的现象几 乎是很普通的，如煤矿常用的胶带输送机、刮板机、绞车、压风机、机床等设备在大部分运行时间中，电动机的负荷变动都较大，其平均输出功率与最高输出功率之比一般为0．3—0．4，有的还更低。电动机的负载率低，效率小高，电能 的浪费现象十分严重。1996年国家统计局统计数字表明，我国全国年发电量的60％为各种电机设各所消耗，其中90kW以内的中小功率异步电动机耗能占总 电机耗能的7 0％，即消耗4200亿度电。按我国今年国家规定0．5元／／kWh
电动机无功补偿容量的选择及注意事项 浙江省宁海县供电局高补林 采用低压静电电容器，在对感应电动机进行无功补偿时．准确、合理地选择补偿容量，可以最大限度地减少系统中流过的无功功率，降低电能的损耗，提高电压质量。目前，我们对城关公用低压线路上的感应电动机，普遍推行无功就地补偿，以减少公用线路日益上升的线损，我局已作为技改措施计划落实。 1 容量选择 1．l 单台三相电动机补偿容量，应把电动机空载时的功率因数补偿至1为原则、若以满载时耗用的无功功率作为补偿依据，空载时必为过补偿。因此，补偿容量按下式计算： （1） 式中U——电动机的额定电压kV I0——电动机的空载电流 A Q——无功补偿容量kvar 1．2 补偿容量的校正。当电网的实际运行电压低于电容器的额定电压，则电容器输出容量达不到额定值，应按下式进行校正。校正后为实际应补偿的容量： Q′=K2Q （2） 式中U eB——电容器的额定电压 U L——电网的代表日均方根电压值 1．3 对电动机组的补偿，应根据其行业的特点，确定需要系数及同期率，然后由（1）、（2）式求得补偿容量。 2 运行时注意事项 2．l 正常巡视电容器的运行情况，如发现有外壳鼓涨、漏油、绝缘放电及温升过高等情况．应及时处理，以防止事故扩大。
2．2在实际运行中，尤其是用电低谷，网络的电压将大大上升，当电网电压超过电容的额定电压的10％时，或电容器电流超过额定电流的1．3倍时，电容器应退出运行。 2.3补偿电容器一定要装设放电装置，放电装置按附图接线，运行时，K1闭合。放电时，K2闭合。放电回路不得装设熔丝。 2．4 低压电容器的保护可采用刀闸开关与低压熔断器或空气开关相配合的办法。 10KV线路变压器及电动机无功补偿 1．怎样进行无功补偿 应采取就地平衡的原则，使电网任一时刻无功总出力（含无功补偿）与无功总负荷（含无功总损耗）保持平衡。某供电局已实现了变电所的集中补偿，本文不再涉及，仅就10KV线路，配变与电动机的补偿加以讨论。 （1）10KV配电线路的无功补偿： 某供电局在每条10KV配电线路上安装1～2处高压无功自动补偿装置，补偿容量按线路配变总容量的10％掌握。某供电局公用配变容量为40500KVA，需补偿无功容量约为4000KVAR，约需资金55万元。经计算，安装一处时，宜将无功自动补偿装置安装在距线路首端的2／3线路长度处。安装两处时，第一处安装在距线路首端的2／5线路长度处，另一处安装在距线路首端的4／5线路长度处，各处容量为线路总补偿容量的一半。具体安装时，还应考虑便于操作、维护和检修工作等。 （2）配电变压器的无功补偿：