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无功功率补偿装置在水泥厂的应用节能效果分析

发布时间:2017-05-16

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发布人:未知

  襄阳源创电气有限公司小王告诉我们:在水泥厂常用的无功功率补偿方法有:变电站补偿、随机补偿和随器补偿等。
 
  (1)变电站补偿:补偿装置一般集中接在变电站10kV母线上,因此具有管理容易、维护方便等优点,缺点是这种补偿方式对10kV配电网的降损不起作用。
 
  (2)随机补偿:将电容器组与电动机并接,通过控制、保护装置与电动机同时投切的一种无功补偿方式。随机补偿的优点是用电设备运行时,无功补偿装置投入;用电设备停运时,补偿装置退出。更具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低的特点。适用于补偿电动机的无功消耗,以补励磁无功为主,可较好的限制配电网无功峰荷。年运行小时数在1000h以上的电动机采用随机补偿较其他补偿方式更经济。
 
  (3)随器补偿:将低压电容器通过低压熔断器接在配电变压器二次侧,以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。随器补偿的优点是接线简单,维护管理方便,能有效地补偿配电变压器空载无功,使该部分无功就地平衡,从而提高配电变压器利用率,降低无功网损,是目前无功补偿有效的手段之一。缺点是由于配电变压器的数量多、安装地点分散,因此补偿工作的投资比较大,运行维护工作量大。
 
  一、“无功补偿”电容器容量计算举例
 
  1.1 电容器的容量计算
 
  电容器的补偿容量,需根据配变容量、负荷容量、负荷性质、三相电压平衡度、自然功率因数、目标功率因数等背景参数,经过计算确定。
 
  (1)对于35~110kV变电所中电容器装置的总容量,按照无功功率就近平衡的原则,可按主变压器容量的10%~30%考虑。并建议10kV侧电容器组分组容量确定为2000、3000、6000kvar。
 
  (2)对于普通负荷的公用变的0.4kV低压补偿,可按配变容量的20%~30%进行补偿。
 
  (3)当三相电压不平衡时(如单相负荷较多),需考虑一定容量的分相补偿。
 
  (4)对于企业专用变压器的0.4kV低压补偿,可按配变容量的30%~60%进行补偿。
 
  (5)当补偿点处有谐波时,还要考虑串联一定比率的电抗器,以构成调谐支路,滤除线路上的高次谐波。
 
  (6)当采用固定补偿方式时,补偿总容量应选小些,避免线路轻载时出现过补,产生无功倒送。
 
  (7)当采用自动补偿方式时,补偿总容量应选大些,避免高峰负荷时出现欠补,造成力率过低。
 
  (8)当电容器额定电压与系统标称电压不相等时,补偿容量≠安装容量,装机容量需进行修正。
 
  1.2 随机补偿装置电容器容量QC的计算公式
 
  (1)按电动机的空载电流选择
 
  高压电动机随机装置电容器容量计算:
 
  以从电动机样本中查取;③经验方法,对于大容量电动机,约为额定电流的20%~35%。对于小容量电动机,约为额定电流的35%~50%(计算后,应该取小值,带入计算)。
 
  建议:两种计算方法取得的QC值的结果可能并不一致,应采用较小的数值。
 
  高压电动机采用进相器实施无功补偿,也是近年来应用比较多的一种随机补偿设备。
 
  与电机定子侧并联电容器的补偿方式有着本质的区别。电容补偿只是在电机之外的电网上对电机的无功进行补偿,无法改善电机本身的运行状况;而进相机装置是串接在电机转子回路中,不仅可显著提高功率因数,使电机定子电流约减少15%~20%左右,而且电机温升明显降低,电机的效率和过载能力有一定提高。
 
  经济效果分析举例
 
  (1)显著改善电压质量
 
  从(3)式可以看出,越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。
 
  (2)降低电能损耗
 
  如输送的有功P为定值,加装无功补偿设备后功率因数由cosΦ提高到cosΦ1,因为P=U×I×cosΦ,负荷电流I与cosΦ成反比,又由于P=I2R,线路的有功损失与电流I的平方成正比。当cosΦ升高,负荷电流I降低,即电流I降低,线路有功损耗就成倍降低。反之当负荷的功率因数从1降低到cosΦ时,电网元件中功率损耗将增加的百分数为ΔPL%,计算如下:
 
  ③安装无功补偿设备,可使发电机多发有功功率。系统采取无功补偿后,使无功负荷降低,发电机就可少发无功,多发有功,充分达到铭牌出力。
 
  (4)减少用户电费支出
 
  ①可以避免因功率因数低于规定值而受罚。
 
  ②可以减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗,因而相应可以减少电费的支出。
 
  三、应用说明
 
  对于远离配电中心、功率又比较大的低压电动机采用无功功率就地补偿,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。
 
  同时,低压电动机采用无功就地补偿装置,还有利于降低电动机起动电流,延长电动机与控制设备的使用寿命。低压电动机起动频繁或经常正反转的场合,不宜采用就地补偿。
 
  电容器对电压变化十分敏感,长时间过电压会使电容器严重发热,电容器的绝缘会加速老化,寿命缩短,甚至发生电击穿或热击穿;电网电压一般应低于电容器本身的额定电压,长期工频稳态过电压不得超过1.1倍额定电压。因此,并联电容器装置必须能在1.05倍额定电压下长期运行,并在一昼夜中,在高不超过1.1倍额定电压下允许运行时间不超过6h;当周围空气温度24h平均高值低于标准10℃时,电容器能在1.1倍额定电压下长期运行。根据调查,部分水泥企业的低压配电电压经常运行在420~430VAC之间,这对电容器的安全运行是十分不利的。同时,对电动机的节能经济运行也是十分不利的,建议加强这方面的管理工作。
 
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