中小型水利工程中排灌泵站的电容无功补偿方式设计

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1、中小型水利工程中排灌泵站的电容无功补偿方式设计 中小型水利工程中排灌泵站的电容无功补偿方式设计我国国内目前有大中小型各类固定式排灌泵站接近50万座，其中中型泵站有4895座，其余大部分为小型泵站。这些提水排灌设施在防洪抗旱、减少自然灾害、解决某些地区生产生活用水方面发挥了极其重要的作用，在国民经济可持续发展和服务全面建设小康社会中占有非常重要的作用。但我国中小型泵站往往建设较早，使用时间较长，不同程度上存在着种种问题。由于认识方面或管理方面的原因，我国中小型排灌泵站存在以下的问题：设备陈旧老化、排灌效率低下10/

2、10目前我国境内的中小型水利工程大部分建设较早，有超过两成的建设于六七十年代。尤其是部分排灌泵站都是边设计边施工，基本或完全没有考虑节能的问题。尽管部分泵站在八十年代进行了配套改造，更新了部分设备，但由于各种原因，泵站的装置效率仍不能达到国家标准。在泵扬程小于设计扬程的情况下，有些排灌泵站的流量只是设计流量的50-70%，效率很低。自动化程度低由于泵的水力模型大多是六七十年代建立的，性能指标落后，新的模型难以引进。许多过时的机电设备不能得到及时更新，普遍缺少自动化监控设施和基本的信息化手段，难以实现泵站的优化调度

3、和经济运行。未安装无功补偿装置排灌泵站的电动机在使用中普遍存在的一个问题是没有安装合理的无功功率补偿。不仅浪费电能，而且因为功率因数不达标要多交电费。因为电动机的负载率与功率因数有着一一对应的关系，在电动机运行测试仪的基础上加装适当的控制部件后可作为无功补偿控制器动态投切低压电容进行就地无功补偿，能有效地提高功率因数，减少无功损耗，降低线损，节约电能。10/10由于我国中小型水利工程中排灌泵站中普遍存在的上述问题，导致泵站容易发生各式不良后果，主要体现在装置效率地下，能耗超标。我国机电排灌年平均耗电约180亿kW

4、h，年平均耗油约250万吨，泵站平均装置效率只有40%左右，能源单耗高于国家标准20%-40%。在电力系统中，由于电感、电容元件的存在，不仅系统中存在着有功功率，也存在着无功功率。虽然无功功率本身不消耗能量，只是在电源和负载间进行传输交换，但这种能量交换的过程会引起电能的损耗，使电网的实际功率增大，对系统产生一系列的负面影响。大多数平原地区兴建的排灌泵站选用轴流泵，其动力机采用鼠笼型感应电动机。由于设备时间较长，电机在正常运行时，均达不到其额定功率(约80%)，功率因数更低。过低的功率因数对电力系统的负面影响很大

5、。首先，在保证变压器额定容量的前提下，负载的功率因数越低，变压器输出的有功功率越小，同时负载需变压器供给的无功功率越大。变压器的容量得不到充分利用，造成不必要的浪费;其次，过低的功率因数，使电路的电流越大，电路的电压损失和功率损失也就越大。提高功率因数的重要方法就是利用并联电容器进行无功功率补偿。由于其没有旋转部分，安装维修简单方便，无噪声，有功损耗小。无功补偿的原理10/10无功补偿的基本原理是把具有容性功率负荷的装置和感性负荷的装置并联在同一电路中，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时

6、，容性负荷吸收能量，能量在两种负荷间交换。如图1所示，设电源的端电压为，感性负载的电流为，它超前电源电压90度，和的向量和为，由向量图可以知道，当并联电容器后，功率因数角减小，增加，也就是说功率因数提高，同时总电流减小，从而补偿了无功功率。图1无功补偿的电路原理图补偿方式的选择和优化10/10无功补偿的方式一般可以分为集中补偿、分组补偿和就地补偿，其主要特点和适用范围如表1所示。高压电容无功补偿对提高总回路功率因数的效果最为显著。在功率、频率相同的条件下，电压较高时就可以用较小的电容量较大幅度地提高电网的功率因数

7、。但对排灌泵站的节电效果不如低压供网和用电设备的直接补偿。集中补偿分为固定容量补偿和自动补偿，均可最大限度地挖掘变压器的容量潜力，增大负载能力。根据公式，当功率因数=1，有功功率等于变压器的视在功率S，而一般自然功率因数在0.6～0.7之间，如不进行补偿，泵站变压器的效率就很难提高。例如，1000kVA的变压器仅能提供600～700kW的有效功率。特别是自动补偿，功率因数可控制到0.95～0.98，其增容效果更为显著。电容器的充、放电功能，可以有效地稳定电压，提高供电质量。电容器的安装环境也可以选择有利于日常维护

8、、保养的地方，有利于延长电容器的使用寿命。为了提供较好的补偿效果并且降低投入，需要根据排灌泵站的供电形式进行全面细致的分析，针对生产中存在的问题，综合性地全方位考虑选择无功补偿的方式。当线路中只有高压电机时，可选择高压无功补偿，以提高功率因数为主要目的。而农田排灌一般是季节性用电，一般泵站功率较大，对电网冲击较大；有的水泵原理配电房，适合选用就地补偿的方式。就地补偿的方式