在工礦企業供電系統中，大部分負載為功率因數僅為0.7～0.85的中小型低壓三相異步電動機，導致供電系統功率因數較低，使得電源設備的容量不能夠得到充分利用，增大了輸電線路的損耗。為了降低供電系統的無功消耗，提高供電系統的供電能力與供電質量，往往采取對供電線路進行集中補償或者同步補償，但是，這只可以解決因企業外電網供電線路中傳送的無功負荷所帶來的問題，卻沒有改善企業內部供電線路的功率因數及線路損耗。

 

    1、低壓異步電動機就地無功補償的原理

 

    由于在電感負載中產生的滯后無功電流和在電容負載中產生的超前無功電流能夠進行相互補償，因此在電動機電源終端并聯一個適當容量的電容器就能使電動機所需大部分無功電流由并聯的電容器供給，從而使輸配電線路上的總電流得以減少，線路的損耗得到降低。

 

    從異步電動機的等效電路中可知，異步電動機在運行時所需要的無功功率由勵磁支路所需的無功功率與負荷支路所需的無功功率兩部分組成。對于異步電動機主要為勵磁支路所需的無功功率，當負荷由零到滿載時，其變化會很小，隨著負荷的增加會略有下降;但是負荷支路所需的無功功率會隨負荷的增加而增加，其值一般也會要比勵磁支路所需的無功功率要小，通常情況下，異步電動機容量越小，其相對的比例也就越小。

 

    在電動機正常工作時，設線路輸送的有功功率P為恒定的，視在功率為S1，無功功率為Q1，功率因數為COSφ。如果對該電動機的無功功率進行就地補償，從而使其視在功率為S2，無功功率為Q2。因此，在就地并聯安裝了一個Qc=(Q1-Q2)的無功電容量后，電動機從電源吸收的無功功率就會由原來的Q1減少到Q2，視在功率S2將會小于S1，從而使得功率因數得到提高。因此，在無功功率機進行就地補償后，就相當于減少了線路輸送的視在功率。

 

    2、三相低壓異步電動機就地無功補償的優缺點

 

    其好處：(1)簡單、價廉。由于只是在電動機上并聯一臺合適的專用電容器，而不需外加其它任何保護裝置，因此便于推廣;(2)在提高低壓電網的功率因數，降低線損的同時，還可以提高供電電網的功率因數，降低配電網的線損;(3)對于用戶來講，不僅節約了內線損耗，減少了電費，還可以避免因功率因數不合格而罰款;(4)由于補償電容器是隨電動機投切，因此只要補償的電容器容量配置適當，就不會存在無功過補償的現象，具有較為理想的補償效果。

 

    缺點為：(1)如果電動機經常停用，那么電容器的利用率及經濟效益將會相應的降低;(2)因為是分散安裝，所以對于集中安裝所需的電容量就較大，每千乏的投資也會較大;(3)若補償量選擇過大，可能會使電機過勵而損壞;(4)電容器在設備附近容易受振動的影響。

 

    3、典型的無功補償方式

 

    3.1 集中補償

 

    即在企業內部配電室的0.4kV母線上集中安裝電容器實現補償。此種補償方式的優點：對于提高企業內部的供電能力，節約變配電損耗有著積極作用。此外，可提高電源電網的功率因數。但是，由于企業內部的電動機大都是通過低壓導線進行連接而分散在各個生產車間，形成了企業內部的輸配電網絡，所以大量的無功電流仍然會在企業內部的輸配電線路中流動，使得這些無功電流在企業內部所造成的損耗依然不能得到解決為該補償方式的一大缺點。

 

    3.2 隨機補償

 

    將一個適當容量的電容器并聯在電動機的電源終端，通過控制、保護裝置與電機進行同時投切。對于起動為Y起動的電動機，應把補償電容器的三個接線端子與電動機的D4、D5、D6 三個端子相連，使得電動機在Y連接起動的同時也把三相電容器進行短接起來，在起動完畢后，當電動機進入連接運行時，電容器和電動機的繞組并聯，并投入到正常運行。該補償方式具有以下優點：(1)電動機所需的無功電流大部分可由并聯的電容器供給，使得輸配電線路上的總電流得到減少，降低線路的損耗，減少企業內部的損耗。某些工作人員曾經做過一個測試：一臺11kw電動機，在同樣的負荷情況下，電容器安裝前后的工作電流分別是為16A、14A。(2)具有占位小、投資少、配置安裝容易、維護簡單、事故率低等特點。(3)以補勵磁無功為主，可較好的限制電網無功峰荷。

 

    4、應注意的問題

 

    (1)要防止高次諧波電流對補償裝置的影響。無功就地補償裝置不適合同可控硅裝置安裝在同一變壓器系統下，這樣可有效的防止可控硅裝置所產生的高次諧波電流對補償裝置的損壞，同時，還可以防止補償裝置造成高次諧波分量增大，導致波形畸變及供電質量惡化。

 

    (2)新裝補償器在投入運行前必須作到：電容器應接地良好，整體保護等處于正常狀態;在初運行時，對電容器應進行3次合閘試驗，在拉閘后應使其充分放電;此外，應檢查三相電流的平衡情況，保證各相電流的相對差值不超過5% 。

 

    (3)對要安裝補償電容器的電動機，必須不能承受反轉或者反接制動。在電動機仍在繼續運轉，并產生相當大的反電勢時，不能夠進行再起動，應當避免電容器、電動機所產生自激電壓。

 

    (4)電動機在采用并聯電容器進行就地補償后，應當按照實際來降低無功電流值，對于電機保護用的熱繼電器或者其它保護元件，必須重新給予整定。

 

    (5)當周圍空氣中存在可燃成分時，應當采取相應的隔爆措施。

 

    5、結語

 

    低壓電動機就地無功補償是一種簡單、經濟、可靠的無功補償方法，應當在廣大的鄉鎮和工礦企業中推廣提高了功率因數，降低了負荷電流及低壓電網的線損，使得電動機端電壓普遍得到提高，提供了供電質量與供電能力，設備導線發熱現象得到極大改善，從而延長了設備的使用壽命，消除了事故隱患。

 

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