无功功率补偿装置在水泥厂的应用节能效果分析

在水泥厂最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，是目前无功补偿最有效的手段之一。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，应该取最小值，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，在最高不超过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平均最高值低于标准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。