郑日兴
摘 要：将就地补偿装置应用于高压电动机中，有助于电能利用率的提高，实施这种技术，不仅与我国能源的节约利用相符合，也与提高资源利用率的发展政策相一致。为此在合理选用无功就地补偿装置上，需进行准确的计算与验算，并对无功就地补偿装置的安装特点引起注意。文章作者结合自身工作实践，就高压电动机无功就地补偿的特点与电动机无功补偿容量的计算方法展开了论述，并对高压就地电容补偿装置选择和使用中应注意的一些问题做了简要说明，旨在更好对高压电动机无功就地补偿装置予以选用。
关键词：高压电动机；无功就地补偿；合理选用
1 高压电动机无功就地补偿的特点
（1）相对于传统的集中补偿技术来说，应用无功就地补偿装置，有助于高压电动机功率因素的提高，增加的一定电能提供中有用功的利用，让电费的支出在相同的工作强度中大幅减少，企业资本投入也大大减少，对企业经济效益的增长起到了积极作用，同时也使用电质量的稳定性得到了保证，让高压电动机的使用时间延长[1]。
（2）应用无功就地补偿装置，可在启动高压电动机时对其进行有效的保护，借助恒定控制对电流予以启动，让高压电动机即使在很小的电流冲击下也能顺利开启，使大电流不会对电动机造成较大的冲击，同时也避免了电路在传输中受到损耗[2]。
（3）通常来说，高压电动机的应用环境都较为复杂，一般都应用于重型机械工程之中，因此高压电动机在较大负载的情况中需要较大电压的提供才可以正常的运行，但应用无功就地补偿装置，就让机械的正常运作在低电压环境下也可进行。
2 电动机无功补偿容量的计算方法
《供配电系统设计规范》GB50052-1995第5.0.10条中曾明确规定“应将接在电动机设备侧电容器的额定电流控制在电动机励磁电流0.9倍的范围内，确定其馈电线与过电流保护装置的整定值，应以电动机-电动容器组的电流为准。[3]”之所以出台这条规定，皆是因为将就地补偿电容器装于单台异步电动机中时，如果电动机突然和电源相脱离，电容器就将会对电动机放电，进而出现自励磁现象。若补偿电容器容量较大，或由于电动机惯性转动而产生过电压，从而损坏电动机。为了有效杜绝此类现象发生，电容器补偿容量不宜过大，应以电容器组在此时的放电电流低于电动机空载电流为限，因而规定应将其控制在电动机励磁电流的0.9倍之内。
一般情况下，有两种选择就地补偿装置容量Qc的计算方法：
2.1 根据电动机空载电流选择的方法
Qc=0.9（UeIo）
式中：Io为电动机额定空载电流（A）；Ue为供电系统额定线电压（kV）
如果无法在产品样本中查到电动机空载电流Io，可采取下列公式进行估算：
Io=2IN（1-cos?N）或Io=（sin?N-cos?N/2nT）
式中：IN为电动机额定电流（A）；?N为电动机未经补偿时的功率因数角；nT为电动机最大转矩倍数，通常取1.8-2.2
需要引起注意的是，如果实际运行电压和电容器额定电压存在差异时，Qc1则为电容器的实际补偿容量：
Qc1=（Uw/UNC）2QNC
式中：UNC为电容器的额定电压；QNC为电容器的额定补偿容量；Uw为电容器实际工作电压
2.2 根据电动机补偿前后的功率因素选择
式中：P为电动机的额定功率（kW）；cos?1为补偿前的功率因素；cos?2为补偿后的功率因素
建议cos?2的选取在0.95-0.98范围内。
2.3 验算
上述两种计算方法得到的QC值结果通常都有所差别，如果根据第二种方法算出的QC值比第一种方法的计算结果小，那么则以第二种方法的计算结果作为标准，如果第二种方法算出的QC值比第一种方法的计算结果大，那么则以第一种方法的计算结果作为标准。
通过对补偿电容量QC的初步计算将电容器额定电流Ic计算出来，这一电流一定要比电动机的空载电流Io小，通常取Ic≤0.9Io，若Ic大于0.9Io，则需要对Qc予以修正，以避免电机产生较高的自刺磁电压。
通产情况下，均以补偿率来表示衡量补偿容量。补偿率=Qc/P。电动机容量与其功率因素呈正比，容量越大，其功率因素也就越高，但其与TAN?1值呈反比，TAN?1值越小，KB值也就越小；电动机的级数越高，其转速则偏低，但补偿率KB值越高。
3 高压就地电容补偿装置选择和使用中应注意的一些问题
3.1 防止自刺磁措施
一般情况下，当电动机运用电容器就地补偿后，即使切断电源，电动机仍然会继续转动一段时间，这多和其受到惯性影响有关，这时电容器的放电电流就会以激磁电流的形式出现，可让电动机的磁场由于自激磁而产生电压，电动机便处于发电状态，但却或许会损坏电机和电容器绝缘，避免措施是：应将补偿设备的容性电流值控制在低于电动机空载电流值的90%之内。
3.2 防止产生谐振的措施
作为线性无功装置，电容器不产生谐波，但将电容器安装于电力系统中，或许会造成一个谐波频率上出现整体或部分的谐振。
当下式中n值为整数时，电容器则会在n次谐波下产生谐振，因此必须要对其予以有效防止。
式中：Sk为电容器安装处的短路容量（MVA）；Qc为补偿电容器的容量（Mvar）。
当n值越和系统中出现的某次谐波相接近，其就会产生越大的影响。针对这样的情况，必须采取一定措施对频率进行改变，即利用在电容器组上对谐波进行串联来实现对电感的抑制。
3.3 保护回路中的一些问题
需注意，在对高压电动机保护回路进行设计时，若出现总电源失电的情况，控制电动机的断路器需立即跳闸，不然在电气系统中因为所有其它的电容器组都有效地和本组电动机的电容器组以并联的形式存在，就会因为自励磁和产生较高的过电压。为此，装设过电压保护是非常有必要的，若情况所需还需对逆功率（方向保护）进行装设。
3.4 装置本身的选择
在对高压就地电容补偿装置进行选用时，还需对使用环境的问题引起注意，因为一般情况下这一装置都安装于电动机旁，所以机旁的环境温度、环境条件都要引起格外重视，尤其需配合其他专业，将足够大的空间预留出来，以对电容补偿装置予以摆放[4]。除此之外，还需对装置自身的散热通风等问题进行充分考虑。
4 结束语
在电力工程中，无功补偿技术的应用价值巨大，不论是在低压配电网中，还是使用高压电动机，应用无功就地补偿装置，均可使电能的利用效率大大提高，并且有效地保护电器元件与电机，不论是站在经济层面分析，还是站在能源的利用层面分析，都是一项不可或缺的节约措施。特别是对高压电动机，大额定容量，更具有明显的节能效果，因而应加大其在工程设计过程中的推广力度。
参考文献
[1]宋杰东，卢雪梅，卢启虎.浅谈无功功率补偿装置的功能及应用[J].电气应用，2011，11：42-45.
[2]刘贤斌，吕韬，陈艺.高压无功就地补偿装置补偿电容器组的选用[J].电力电容器与无功补偿，2011，04：24-28.
[3]张香明.10kV高压电动机的无功就地补偿[J].农村电气化，2010，04：49-50.
[4]李秋萍.高压电动机加装无功补偿装置的探讨[J].教育现代化（电子版），2015，03：78-79.
