李根壯

（廣州市瀝滘污水處理廠 廣州）

一、問題的提出

某污水處理廠設(shè)計(jì)總規(guī)劃日處理污水50萬t，分兩期工程建設(shè)，其中一期20萬t/天，二期30萬t/天，離心脫水機(jī)脫水后的污泥經(jīng)過該廠污泥液壓輸送系統(tǒng)后至泥車或泥船。該廠配有兩套安樂設(shè)備安裝工程有限公司提供的設(shè)備，每套設(shè)備總功率258 kW，電壓380 V，每套設(shè)備配有獨(dú)立進(jìn)線柜和出線柜，由該廠1#低壓室總開關(guān)控制，1#低壓室有4套無功電容補(bǔ)償柜，總?cè)萘?440 kvar。在4套無功電容補(bǔ)償柜全部投入情況下，運(yùn)行污泥液壓輸送系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場功率因數(shù)裝置顯示＜0.50。為此在該廠污泥液壓輸送系統(tǒng)配電柜增加1套無功電容補(bǔ)償柜，對(duì)三相異步電機(jī)進(jìn)行就地補(bǔ)償，補(bǔ)償后現(xiàn)場功率因數(shù)提高至0.95左右，節(jié)能效果顯著。

二、確定異步電機(jī)就地補(bǔ)償電容容量

就地補(bǔ)償是將補(bǔ)償電容與電機(jī)組裝成一體，將電容器并聯(lián)在電機(jī)接線端子上，相對(duì)集中補(bǔ)償方式，電機(jī)無功就地補(bǔ)償具有諸多優(yōu)點(diǎn)。

1.異步電機(jī)無功補(bǔ)償容量計(jì)算公式

（1）為防止自勵(lì)磁過電壓，單臺(tái)電機(jī)補(bǔ)償容量不宜過大，若按電機(jī)額定電壓下的空載電流選擇電容器無功功率，則不會(huì)產(chǎn)生自勵(lì)磁過電壓。

式中 Qc——所需補(bǔ)償?shù)目偀o功功率，kvar

UN——電源額定線電壓，kV

I0——電機(jī)空載電流，A

（2）根據(jù)負(fù)荷最大功率、補(bǔ)償前功率因數(shù)cosφ1及要求補(bǔ)償后達(dá)到的功率因數(shù)cosφ2確定補(bǔ)償容量。

式中 α——平均負(fù)荷系數(shù)，取0.7～0.8

P——用戶最大負(fù)荷，kW

tgφ1——補(bǔ)償前平均功率因數(shù)角

tgφ2——補(bǔ)償后平均功率因數(shù)角

q——補(bǔ)償率，kvar/kW

tgφ1、tgφ2分別對(duì)應(yīng) cosφ1、cosφ2，一般取 cosφ2為 0.90～0.95即可，不宜選擇過高補(bǔ)償，否則將大幅增加投資費(fèi)用。

2.計(jì)算和選擇無功補(bǔ)償電容量

由于現(xiàn)場無法測(cè)量確定異步電機(jī)的空載電流，因此不能使用公式（1）計(jì)算所需補(bǔ)償?shù)目偀o功功率。應(yīng)使用公式（2）計(jì)算，當(dāng)cosφ1=0.53、cosφ2=0.95 時(shí)，根據(jù)表 1，查出 q=1.24 kvar/kW，α=0.73，P=400 kW，代入公式（2），計(jì)算出 Qc=362 kvar，取整 360 kvar。故該廠選用12組（每組電容量為30 kvar），總電容量為360 kvar的無功補(bǔ)償電容柜。

表1 每kW負(fù)荷所需無功補(bǔ)償率值查取表

三、應(yīng)用效果

1.節(jié)能顯著

三相異步電機(jī)經(jīng)過無功就地補(bǔ)償，所需無功電流由并聯(lián)電容器供給，提高了系統(tǒng)功率因數(shù)，減少了企業(yè)電費(fèi)支出。根據(jù)有功功率P=3UIcosφ（U——額定電壓，I——運(yùn)行電流，cosφ——功率因數(shù)），計(jì)算出單獨(dú)運(yùn)行A倉或B倉和同時(shí)運(yùn)行兩套設(shè)備過程的電量（表2），綜合該污水廠平均電費(fèi)為0.83元/（kW·h）以及兩套設(shè)備平均運(yùn)行8 h/套，則每年節(jié)省電量12～24萬kW·h，節(jié)省電費(fèi)10～20萬元。

表2 低壓無功電容補(bǔ)償前后數(shù)據(jù)

2.提高了供配電設(shè)備供電能力

供配電設(shè)備的供電能力主要由線路輸出能力和配電變壓器的容量決定，對(duì)于一定容量的用電負(fù)載，當(dāng)其有功功率為一定值時(shí)，功率因數(shù)越低，需要提供的電流越大。進(jìn)行無功補(bǔ)償后，所需無功電流大部分由電容器供給，從而降低了供電設(shè)備的供電負(fù)荷，相應(yīng)提高了供電設(shè)備的供電能力。

3.延長電器使用壽命

三相異步電機(jī)采取無功就地補(bǔ)償后，由于線路上無功電流減少，其線路電壓降也相應(yīng)減少，供電線路電壓有所提高，使電機(jī)負(fù)荷電流下降，繞組發(fā)熱減輕，改善了電機(jī)運(yùn)行性能?？刂崎_關(guān)故障率也隨之降低，使用壽命增加，減少日常維護(hù)費(fèi)用。

四、結(jié)束語

低壓無功電容補(bǔ)償裝置是提高供電功率因數(shù)，減少供配電設(shè)備及輸電線路有功電能損耗的有效措施。無功電容補(bǔ)償節(jié)能技術(shù)投資少、見效快、收益高、操作簡單，若企業(yè)應(yīng)用得當(dāng)，則節(jié)能效果非?？捎^。

1 張乃標(biāo).三相異步電動(dòng)機(jī)的無功就地補(bǔ)償[J].棗莊學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，24（2）

2 李敏.低壓電動(dòng)機(jī)無功就地補(bǔ)償[J].同煤科技，2004（1）

3 張春霞.就地電容補(bǔ)償節(jié)能技術(shù)在污水處理廠的應(yīng)用[J].礦業(yè)快報(bào)，2004（9）

4 肖 敏等.低壓無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置在節(jié)能降耗中的應(yīng)用[J].電氣時(shí)代，2008（8）