厂用电运行电压调整对降低厂用电率影响.docx

厂用电运行电压调整对降低厂用电率的影响（河南华润电力首阳山有限公司姬林平）【摘 要】：本文分析了厂用电运行电压调整对电动机效率的影响，提出了一种发电厂节能降耗的新措施。【关键词】：电动机损耗运行电压厂用电率0 引言发电厂80%以上的厂用电是由电动机消耗的，提高电动机的效率对降低厂用电率有着决定性的意义，如何提高电动机的效率，降低其损耗，方法很多，下面重点谈谈厂用电运行电压调整对电动机效率的影响。1厂用电运行电压的调整范围厂用各级母线电压的偏移允许值决定于各母线上所接负载的性质，一般为额定电压的士5％。电动机厂家一般保证在额定电压变动-10%至+10%的范围内运行，其电机的额定出力不变。运行规程要求正常运行时6KV电压在±5%范围，380V电压在-5%至+10%范围。因厂用负载主要为电机负载，在规定的电压范围内的电压变化不会引起电机出力的变化，不会引起机组工况的大幅变动。2 电动机的损耗分析电动机的综合功率损耗包括有功损耗及无功当量损耗其中：△P 有功损耗PFE定子铁损耗PCU1定子铜损耗PCU2转子铜损耗PFJ附加损耗KQ无功经济当量Q 无功功率通常各类损耗占有功损耗的比例为：定子铁损耗20%-25%，定子铜损耗35%-40%，转子铜损耗20%-25%，附加损耗15%-35%。3 电压的变化对电动机运行的影响电机运行电压为U，电机的铭牌额定电压为Ue。当U＞Ue时，电动机中的磁通Φ将增加，由于电动机磁路的饱和，在磁通增加不多的情况下励磁电流将大大增加。另一方面，电动机的电磁力矩将正比于电压U的平方而增加，在负荷力矩一定时，转差率S将减小，转子电流也将随之减小。由于在额定负载范围内运行时，转差率很小，因此由于转差率减小而引起定子电流的减小小于励磁电流增加。结果使定子电流上升，电动机的功率因数变坏。因此，在U＞Ue 时，不仅铁损增大，而且定子绕组的铜损也要增加，这就使定子绕组的发热可能超过允许值。当U＜Ue 时，由于磁通Φ的减小使励磁电流也减小，因电动机磁路不饱和，电动机励磁电流降低的幅度不大。另一方面，电动机的电磁力矩将正比于电压U的平方而降低，负载力矩一定，如输出额定功率时，电磁力矩减小将使转差率S 增加较多，必将引起转子电流大大增加，直到电动机产生的电磁力矩和负载力矩平衡为止。如果电压降低过多，转差率的增大而引起转子电流、定子电流的增加将大于励磁电流的减小。结果使电动机转子和定子电流将超过允许值，虽然由于磁通减小，铁损降低一些，但铜损随电流的平方而成正比的增加，所以总的损耗还是增加，电动机将会过热。下面具体分析电压调整对电动机各种损耗的影响，为分析方便用脚标1和2表示电压由U1 降至U2时电机的运行参数3.1定子铁损耗通常认为电动机定子铁损PFE与电压的平方成正比，当额定电压时的铁损为PFEe，则不同电压下的损耗为：△PFE=PFEe (U12-U22)然而，当电压高于额定值时，由于铁芯的饱和，上面的公式将不能使用，各种电机在高于额定电压范围内，铁损与电压的关系是不同的，有四次方关系也有2.5次方关系，高于额定电压运行时铁损明显增加。3.2定子铜损耗定子铜损与定子电流的平方成正比△PCU1= PCU1e ( I12 - I22 )一般认为随着电压的下降，电动机的电流会增加，因而铜损也增加。其实，这个关系只适用于负载固定不变的电动机。实际上，当电压下降时，电动机转速下降，机械轴功率减小，以及激磁无功电流的减小，使定子电流增加不明显；部分厂用电动机，当电压降低时，定子电流会同步减小。3.3转子铜损耗转子铜损与电机的轴功率及转差率成正比△PCU2=Pe K (S1 - S2)其中Pe为电机额定功率，K为负载率，S1、 S2 为电机的转差率，由于电压是在降低，故S1- S2为负值，即在电压降低时转子铜损在增加。3.4附加损耗电动机的附加损耗分为空载附加损耗和短路附加损耗。短路附加损耗一般取0.5%额定功率，当负载偏离额定值时，其与定子电流的平方成正比。3.5无功当量损耗供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响，当供电电压高于额定值的 10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快。据有关资料统计，当供电电压为额定值的 110%时，一般工厂的无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。当电压降低时，电动机所需的无功功率减少，无功当量损耗也在减小，这相当于减少了发电机的能耗，无功经济当量KQ单位为Kw/Kvar，电厂的高压厂用变一般与发电机母线直接相联，故KQ一般取2%-4%。在允许的电压范围内，可以通过降低电机的电压水平来降低固定损耗，最终可以降低厂用电率。理论研究表明，在电机负载率高于75%时，随着电压的升高，电机的效率在不断提高，在电机负载率低于