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高压电动机就地无功补偿的计算和分析 【摘要】介绍了电动机在不同负载率的工况下无功补偿容量的计算方法，对目前在容量计算中存在的问题做了分析，并且举例说明了在电动机负载率变化时，功率因数、效率输入功率参数对补偿容量的影响，同时提出了在计算补偿容量时应重视的一些问题。 【关键词】高压电动机；负载率；补偿容量计算；分析 1 前言 由于电动机就功补偿节能效果显著，因此应用非常广泛。对于低压电动机一般额定功率较小，在补偿容量计算方面要求不是很严格。而高压（(6000V~10000V )电动机的额定功率都很大，从几百千瓦到几千千瓦，甚至达到上万千瓦。 设计部门选用这些高压大功率电动机时，一般在选择额定功率时都留有一定的裕量，所以大部分电动机都不是在额定工况下运行。 这就给我们提出一个很重要的问题：电动机不是在满载工况下运行，当负载发生变化时，怎样准确地计算率因数、效率以及补偿容量，如何分析这些参数之间的关系。由于电动机的功率很大，用户对补偿效果要求很严格。再者是对单台电动机进行补偿，负载情况清楚，根据用户的要求计算出来的补偿容量，其投运后的效果应该是满足要求的。 但是近几年发现在对电动机就地无功补偿的容量计算面，存在一些值得商榷的问题：一是在运用补偿容量计算的公式中，概念不清；二是将补偿装置的额定容量误认为装置实际输出容量；三是电动机制造厂样本中给出的功率因数、效率等参数均为设计值（或称计算值)，而不是保证值。这些因素都影响补偿容量的计算，从而影响实际补偿效果。 2 典型电动机的补偿容量计算和分析 2.1电机各项数据和设计部门选取的补偿容量 某市供水泵站，水泵电机的数据如表1所示（电动机厂家提供)，用户要求配 置就地无功补偿装置，要求补偿后的功率因数要达到0.92。 根据用户要求，某设计单位按照额定工况计算补偿容量如下： Q = PN 【tan-1(cos 0.806 )_ tan-1 (cos 0.92 )】 = 1250 x 0.308 = 385 kvar 注：在此公式中，用PN不对，具体参看后面4.1。 为了确保补偿效果，选取补偿容量为： Q = 400 k var 但补偿装置实际投入运行后，功率因数不但达不到 0.92,而且连0.9都达不到，仅为0.89。这个功率因数还要受到供电部门的罚款，因此用户很不满意。 为了分析原因，设计单位和用户以及电机厂家一同分析，找原因。电机厂家也提供了该电机的详细参数，如表1。 表1 水泵电机的各项数据（设计值） 型号 Y6305 功率因数cosφ 0.806 转子损耗 5.62 kW 额定功率PN 1250 kW 额定效率 95.7% 铁芯损耗 23.34 kW 额定电压UN 10000 V 空载电流I0 37.62 A 机械损耗 4.19 kW 额定电流IN 94 A 定子损耗 16.01 kW 杂散损耗 6.25 kW 2.2 电动机在额定工况时的损耗计算 电动机的总损耗： 参考《钢上》P303 例题 ΣPN =定子损耗 +转子损耗 +铁芯损耗 +机械损耗 +杂散损耗 = 16.01 +5.62 +23.34 +4.19 +6.25= 55.41 kW 电动机的固定损耗： P0 =铁芯损耗 +机械损耗= 23.34 + 4.19 =27.53 Kw 电动机的可变损耗（拖动负载有用功率损耗）： Pk = 总损耗-固定损耗 = PN–P0 = 55.41 -27.53 = 27.88 kW 2.3 电动机实际输出功率和负载率计算 首先在现场对电动机的电流进行了实测，结果电动机的定子实际电流I1 =71A，说明电动机不是在满载工况下运行，在这种情况下电动机的参数计算如下： 电动机实际输出功率：参考《钢上》P303例题 电动机实际负载系数： (百分数表示的负载系数，这里为β=70% ) 2.4 电动机在负载率β=70%，P2 =875 kW时电动机的各项参数计算和补偿容量的计算： 对应于P2时电动机的总损耗： ΣPn =β2 Pk + P0 = 0.72 x 27.88 +27.53 =41.2kW 对应于P2时电动机的实际输入功率： P1 =P2 +ΣP =875 +41.2 =916kW 对应于P2时电动机的实际功率因数： 在这种情况下，如果将功率因数补偿到0.92，所需无功容量为： 2.5 分析原因 设计部门选用补偿装置的容量为400KVR，并且要求配置电抗率为6%的电抗器 (24kvA)串联6%电抗器后，电容器的额定电压应选11kV，即Uc=11kv。 电容器实际承受电压（电容器三角形接法，《钢上》P418 10-5）： 这里UN是补偿装置的母线电压10KV。 电容器实际输出容量(电工学推导)： 补偿装置实际输出容量： Qbc = 电容器实际输出容量-电抗器容量 = 374 - 24