就地補償在大型電機上的節(jié)能應(yīng)用
2016/10/11 15:53:00
1 前言
眾所周知，交流電能在輸送和使用過程中，用于轉(zhuǎn)換機械能、熱能、光能等的那部分能量叫做有功功率，用于電路內(nèi)電場與磁場交換的那部分能量叫做無功功率。有功消耗能量，無功不消耗能量。但無功有個平衡題目，電力系統(tǒng)的無功平衡是指系統(tǒng)中無功電源與無功負荷必須平衡，電力系統(tǒng)中的無功平衡對電力網(wǎng)的輸電能力、穩(wěn)定性水平、電能損耗和用戶真?zhèn)€電壓質(zhì)量均有極大影響。電力系統(tǒng)的無功源為系統(tǒng)中所有發(fā)電機'>電機、并聯(lián)電容器、高壓輸電線、調(diào)相機等的無功功率的總和。電力系統(tǒng)無功負荷為全系統(tǒng)各變電所及大型用戶所帶無功負荷，各變電所變壓器'>變壓器的感性無功功率及全系統(tǒng)輸電線路感性無功功率之和。
2 無功就地補償?shù)膶嵺`
攀鋼動力廠給水車間于2010年7月份通過公司設(shè)備處在廈門冠歐電氣有限公司訂購了一套GOLC－60－3型的就地補償裝置，用于該車間15＃水泵'>水泵機組JS128－8、155kW／294A低壓電機'>電機上使用。安裝后經(jīng)過一個多月的時間運行，節(jié)能效果明顯，現(xiàn)場使用SPDC－1000電能平衡測試儀測數(shù)據(jù)如下：
通過這臺電機安裝就地補償器的實踐，可驗證以下幾個方面：
?、倌彻?jié)能電器廠生產(chǎn)的無功就地補償器性能和可靠性能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的需要？
?、诎惭b就地補償器后，是否會對原先的一套現(xiàn)場生產(chǎn)活動帶來不利影響？如：電動機的更換修理、現(xiàn)場設(shè)備的點檢活動、現(xiàn)場環(huán)境的治理等。
?、劬偷匮a償器的自身點檢、維護的工作量有多大？
?、馨惭b就地補償器后的實際效果，效益究竟如何？
到目前為止，就地補償裝置經(jīng)過一年多的運行使用，這幾個方面都得到了很好的驗證。首先該節(jié)能電器廠生產(chǎn)的就地補償器運行至今未發(fā)生故障，證實該補償裝置能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的要求，該裝置已與現(xiàn)場融為一體，很自然地被設(shè)備點檢、生產(chǎn)崗位工人接納。實踐證實，只要選擇合適的位置規(guī)范安裝，對原有一套現(xiàn)場生產(chǎn)活動無任何影響。就地補償裝置自身的維護工作量小，在這一年多時間內(nèi)補償器的點檢、維護工作量基本為零。這臺水泵'>水泵電機在安裝就地補償裝置后，實際效果是功率因數(shù)進步到0．95以上，達到了補償?shù)哪康摹?/p>
3 電機安裝就地補償后經(jīng)濟效益評估
三相異步電動機安裝就地補償器后所取得的綜合效果是非?？捎^的，從幾個方面可進行分析。
?、僭撾姍C經(jīng)過就地補償后從現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)看，電流下降了34A、功率因數(shù)進步到0．967、無功功率減少了49．05kvar，根據(jù)無功經(jīng)濟當(dāng)量來分析無功經(jīng)濟當(dāng)量值取0．1；該電機年運行8760小時，其年節(jié)電量為49．05×0．1×8710＝42967．8kW·h，按產(chǎn)業(yè)用電0．465元／kW·h計算的節(jié)約電費19980元人民幣，而這套就地補償裝置的投資用度在4500元（設(shè)備治理處的價格）左右，約需3個月就可回收投資。
?、谌喈惒诫妱訖C通過就地補償后，由于電流的下降，功率因數(shù)的進步，從而也就增加了變壓器'>變壓器的容量，計算公式如下：
如這臺水泵電機的額定功率155kW，補償前功率因數(shù)為0．857，補償后功率因數(shù)為0．967，根據(jù)上面的公式計算其增容量為：（155÷0．857）×（0．967÷0．857－1）≈24kVA，由此可見，異步電動機經(jīng)過就地補償后，其增容量是相當(dāng)可觀的，對企業(yè)今后擴大生產(chǎn)規(guī)模節(jié)約了投資用度。
③異步電動機通過就地補償后，不但起到節(jié)電、增容的目的，由于電流的下降，還可以延長電機及相關(guān)電容器的使用壽命，降低電器設(shè)備的溫升，延緩供配電線路老化，減少交流接觸器火花，防止電器設(shè)備的事故，節(jié)約了維修用度，促進了安全生產(chǎn)。
?、墚惒诫妱訖C經(jīng)過就地補償后，電機的效率也進步了，增加了電機的出力，進步了產(chǎn)量。
實踐證實，就地補償裝置是一種故障率低、維護量少、使用壽命長、一次投資終身受益的靜止型電力設(shè)備，鑒于目前我公司電網(wǎng)無功不足的現(xiàn)狀，故建議在公司內(nèi)的電感性負載設(shè)備上可以推廣安裝使用就地補償裝置。具體做法：
1）測試低壓電機功率因數(shù)低于0．85的；
2）測試高壓電機功率因數(shù)低于0．90的；
3）測試動力變壓器功率因數(shù)低于0．85的；
4）各系統(tǒng)按總裝機容量的百分?jǐn)?shù)有選擇的進行。
4 無功就地補償裝置使用前后數(shù)據(jù)的對比分析
1）由表1可以看出，安裝DJWB無功就地補償器后，電動機的運行電流由補前的240．3A降為206．3A，降低了34A，降幅為14％；電動機的功率因數(shù)從補前的0．857升高為補后的0．967，得到了明顯的進步；其視在功率由補前的165．4降為141．8kVA由此可極大地增加變壓器的出力。
2）在補償前此臺電動機有功功率為141．8kW，補償后為137．2kW，每年（365天）可節(jié)電40296kW·h，節(jié)約電費支出18738元（0．465元／kW·h），效益明顯可觀。
5 結(jié)束語
無功就地補償裝置并不是一項新技術(shù)，但隨著電力電容器制造技術(shù)的發(fā)展，國外一些工程師提出的供配電網(wǎng)絡(luò)電感性負荷的無功缺額主要依靠就地補償來解決的主張卻是一種新觀念。這種比較科學(xué)和高效的方法，在西方產(chǎn)業(yè)發(fā)達國家已被普遍接受，但我國大部分人還不理解，主要原因是利益區(qū)分模糊所致。
無功就地補償既有巨大的經(jīng)濟效益又關(guān)系到電力系統(tǒng)的持續(xù)性發(fā)展遠景，我們應(yīng)該扎扎實實地推廣和使用這一技術(shù)措施，為節(jié)能降耗作出貢獻。