单台鼠笼式异步电动机无功就地补偿技术

张少春

【摘 要】本文从供电系统对企业功率因数要求的角度出发。论述了功率因数过低对电网的危害和无功功率补偿方法；对鼠笼式异步电动机补偿装置容量的计算方法、无功功率就地补偿的特点以及补偿装置的接线形式进行了较为深入的探讨。最后提出几点使用就地补偿装置注意的问题，使异步电动机更加经济的运行。

【关键词】鼠笼式异步电机；功率因数；无功补偿

Reactive Local Compensation Technology of single Squirrel-cage Induction Motor

ZHANG Shao-chun

（Baotou Steel Group Design and Research Institute， Baotou Inner Mongolia 014010， China）

【Abstract】From the perspective of power supply systems requirements to the enterprise，this paper discusss the disadvantage of low power factor and analysis the method of reactive power compensation hazards.The paper has a depth discussion of squirrel-cage induction motor calculated compensation device capacity，features of reactive power compensation on the spot and the junction of compensator device. Finally， a few questions on the spot using a compensation device to note that a more economical operation of asynchronous motors.

【Key words】Squirrel cage induction motor； Power factor； Reactive power compensation

0 前言

鼠笼式异步电动机在我国的工农业生产中都占有相当大的比例，其用电量所占的比重也相当的大，其属于感性负载，对电网的功率因素有非常大的影响，所以研究鼠笼式异步电动机的就地无功就地补偿技术有深远的意义， 可以为企业带来可观的经济效益。就低压用户而言，其自然功率因数较低， 根据国家对供电系统功率因数的要求，企业必须提高自然功率因数， 采用无功就地补偿技术是解决问题的有效措施。

1 供电系统对功率因素的要求及功率因素过低的危害

1.1 供电系统对功率因素的要求

企业绝大多数用电设备为感性负载，其中三相异步电动机的用电占企业用电量的70%，感性负载运行时要从电力系统吸收无功功率。供电系统输出一定的有 功功率时，无功功率部分的增大引起总供电电流的增大。

a.总供电电流的增加，电力系统的变压器，电气设备，供电线路的容量必然要增加，因而增加了设备的投资.对同一供电设备，无功功率增加，必然限制供电设备有 功功率有效输出的增加。

b.传送同样的有功功率，由于电流的增大，供电设备及线路的铜损增加，因而引起 电能损耗的增加。

c.供电电流增加后，供电线路的压降增加，影响电气设备的正常运行。

1.2 功率因素过低的危害

鼠笼异步电动机等属于感性负载，是利用交变磁场完成能量的转换，依据电磁感应原理，感性负载主要从电网中的能量可分为两部分，一部分是用来建立交变磁场以完成能量的转换，这部分能量称为无功功率，一部分是转换为人们需求的有用功例如热能、机械能等，这部分能量成为有功功率，两部分功率合成为实在功率，三种功率之间的关系由式1确定：

P2+Q2=S2；P=Scos？准（1）

由式1可知COS？准在0～1的范围内变化，当有功功率一定时，功率因数COS？准就决定了视在功率的大小，功率因数较低导致视在功率较大，占有电网容量大，但是只有小部分转化为有功功率。功率因数过低的危害主要分以下两个方面论述：

a.功率因素对视在功率的影响

功率因数对视在功率的影响如下表所示，由表1可知功率因素的降低导致视在功率的增加，进而导致所占电网容量增加，对其他的设备产生影响。

b.功率因数对线路铜耗的影响

当系统所需有功功率不变时，功率因素的较低导致实在容量的增加，视在功率增加直接导致线路电流的增加。线路的铜耗由式2确定

P铜耗=I2R（2）

由式2知，线路电流的增加导致铜耗的增加，增大了能量的损失。

表2 功率因素对视在功率的影响

由上分析可知，无功功率是保证依靠电磁感应原理工作的电气设备的必不可少的条件，由于无功率的存在而使负载功率因数降低。当功率因数过低时，从而导致供电设备利用率下降，线路损耗增大，供电电压质量变差。

2 无功就地补偿的特点

由于在集中补偿设备管理上欠妥，致使集中补偿设备失灵，失去自动跟踪补偿作用，或者采用手动投切时，不及时、不准确，这样都会增加电能损失。而在电动机无功就地补偿后：

（1）具备集中补偿优点；

（2）高压配电线路及配电变压器也配电线路的无功流动问题；

（3）最主要是解决了低压配电线路的无功流动问题；

（4）使电动机在较合理状态下运行， 维持了电动机的额定力矩， 避免电动机发热。

3 无功补偿的原理及补偿电容器容量的计算

3.1 无功补偿的原理

异步电动机为感性负载，如图1所示为异步电机无功补偿的向量图，电机补偿电容后的总的无功由补偿前的Q2减少为Q1，（Qc=Q2-Q1）， 即用容性无功去补偿电机感性无功QL中的大部分， 从而使得对电源容量的占有量由S2减少为S1。

3.2 补偿电容器容量的计算

根据异步电机无功补偿的相量图可得：

视在功率：S1=■kVA

有功功率：P=■kW

无功功率：Q1=■kVAR

在设备有功功率P不变的情况下，并联补偿电容器后，功率因数从cos？准1高到cos？准2，即补偿电容器容量等于设备减少从电源吸取的无功功率为：

Qc=Q1-Q2=P（tgφ1-tgφ2）

=P（■-■kVAR

相应的补偿电路如图2所示。

4 结束语

无功补偿装置在低压电网中的应用，可以实现电网的优化，并且降低电能损耗，提高电能的利用率，还能提高电压的质量。所以，对于不一样的无功功率，在选择无功补偿装时根据无功功率的原理，不同的原理采用不同的无功补偿的装置和方法。低压电网的无功补偿对于电压电网来说非常重要，可以提高低压电网的运行效率，降低线路的电能耗损。

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[责任编辑：杨玉洁]