电能质量对电动机经济运行的影响及改善措施

电能质量对电动机经济运行的影响及改善措施电能质量对电动机经济运行的影响及改善措施 2006 年 04 月 04 日 来源：不详 作者: 未知 访问次数： 83 Tags：电能质量电能质量 电动机电动机 经济运行经济运行 【发表评论发表评论】【】【打印此文打印此文】【】【收藏此文收藏此文】 感应电动机是工农业生产中应用最广泛的一种电动机。根据统计，在电网的总负 载中动力负载约占 59%而感应电动机则占总动力负载的 85% 电力系统中感应电动机的励 磁与涡流消耗无功占系统无功负载的 80%左右。由此可见，感应电动机在电力系统中占有 重要地位因而电动机能否经济运行，直接影响着电网的社会效益，电能质量对电动机经济 运行有很大影响 。 1 电动机对电能质量的要求 电能质量可用频率，电压质量，供电可靠性和电网电压正弦波形畸变率来表征 。电动机对 电能质量的要求是 (1) 额定频率时 电压偏差小于正负 5% (2)在额定电压时频率偏差小于正负 1% (3)电压正弦波形畸变率小于正负 5% (4)对三相电压平衡度要求电压的负序分量与正序分量之比在长期运行时小于正负 1%。 在短时运行时小于正负 1.5% ，对于零序电压分量， 不得超过正序电压分量的 1% 。 电能质量取决于电力系统供电质量，但电能质量与供电部门对用户用电管理也有直接 关系。如用户大量采用并投入单相负荷，则三相间电压对称性就要变差。此外由于生产技 术的发展， 用户大量使用非线性设备， 如硅整流设备 、电弧炉 、轧钢及交流调压装置 等投入电网。 会向电网注入高次谐波电流 ，给电网造成污染 ，导致电网波形畸变 ，电 网三相电压不平衡及波形畸变会增加损耗 ，影响电网经济运行。 目前电网电力生产基建与改造以及用户的供电系统都注意配备无功补偿设备，和 采用有载调压变压器 。且考虑了电源可靠性，由于加强 了系统负荷平衡的调度电网频率 基本稳定。 因而电能质量有很大提高， 但对于系统的电压来说 ，由于白天高负荷时无功 不足，夜间轻负荷时无功过剩， 造成系统白天电压偏低夜间， 电压偏高 ，有些供电区由 于系统一次电压偏高 。变压器额定参数不当，分接头调压范围窄， 导致配电电压高于标 准值 。其次大量非线性设备投入电网运行，使得电网高次谐波含量大大增加， 所以当前 电能质量问题主要是电压质量与高次谐波的影响 。 2 电压质量对电动机运行的影响 电动机在轻负荷下 为节电一般采用降压 运行如把 接改为 Y 接运行 电机在高于额 定电 压下运行时 由于铁芯饱和 无功励磁电 流增大 导致电网功率因数降低 损耗增大铁芯发热 并使电机寿命缩短 故经 济效益差 反之 电动机在低于额定负荷下运行时转矩 等特性下降 电流增大 导致电机发热 出力 降低 同样也不经济 电压平衡度也是电压质量标准之一 不 对称电压可按对称分量法分解为正序分量 负序 分 量与零序分量 正序 负序电压作用于电 动 机分别产生正序和负序定 转子电流 由于电 机负序阻抗相对 较小 故很小的负序电压 便能 引起相当大的负序电流 据统计 电流不平衡 率约为电压不平衡率的 4 7 倍 其次 不 平 衡电压形成负序磁场 产生负的机械功率 因 此在同样的转差率下 电动机轴上的有用机 械 功率减少 此外 负序磁场在定转子上引起额 外的铁耗 铜耗和杂散损耗 致使电机总的 损 耗率增加 一般 3.5%的不平衡电压可使电动 机增加约 20%的损耗 如果定子某一相中 正 负序电流接近同相 则满载时该 相的合成电流 将超过额定电流的 20% 35% 可知电压 不平 衡会引起电动机绕组过热 降低电动机的可靠 FS:Page 性和运行寿命 经济效益差 标准规定 电动 机的供电电压负序分量不应超过正序分量 的 1% 任意一相的 空载电流与三相空载电流平 衡值之差不应超过平均值的 10% 3 高次谐波对电动机运行的影响 电网谐波对联接于电网中的电动机的影响，表现为电流相对增大，导致发热。一般来说 波 形畸变电压供电的电动机 由于谐波引起的 总损耗增加的百分比与由于谐波引起最高发热 点附加温升的百分比大致是一致的， 国内外的经验表明 ：若 3 ，5 ，7 次谐波电压达到 额定电压的 10% 20%以上时 ，可导致电机在短时间内烧损， 由于电网电压过高或电网波 形畸变 ，均能加剧电动机的磁饱和， 也增大了基波负序电流和励磁电流以及相应的功率 损耗和附加温升，因此都不利于电动机的经济与安全运行。 4 改善电网电能质量的技术措施 4.1 改善电压质量的技术措施 (1) 健全无功电压管理制度，制定改善电压质量的计划与措施。设专人管理定期分析与考 核电压质量， 无功补偿容量要考虑无功随负荷及电压波动自动投切，或根据电网需要无功 情况用人工投切，以提高无功补偿的经济效益 (2) 各级电压要设置电压监测点，按电压的考核标准进行考核，对电压不合格的地区要及 时分析并采取必要的措施 (3) 逐步把系统一次主变 二次主变更换 为有载调压变压器 使其覆盖率达到 100% (4) 变电所有载调压变压器应根据电压情 况进行调整 电容器应根据电压情况进行投 切 用户变电所电容器也应根据电压情况进行 投切 (5) 电压表应进行定期核检 电压互感器 比差角差也应定期进行校验以保证指示准确 (6) 健全电压合格率基础资料和地区高压用户负荷统计表，建立高低压用户电压监测点的 标示图及各配电地区配电变压器台帐 (7) 对单相工作的设备采取三相技术平衡措施 对用户单相工作的设备要切实加强管理做好平衡工作，最大限度满足三相平衡度要 求，某些工业大功率的电气设备,如感应电炉大容量电焊机等由于只能单,相或两相工作会给 电网电压带来严重不平衡。对这 的设备可采取 三相均衡电抗器的平衡措施，以减少单相 或两相负荷不平衡的影响， 还可以减少单相非线性负荷产生的不对称高次谐波 4.2 加强电网高次谐波管理减少电网污染 对电网进行谐波技术管理 重点管理注入电网谐 波电流较大的设备 定期开展谐波测试 工作 当电网电压正弦波形畸变率超过规定时 要查 明原因 采取对策对新投入 电网的非线 性设备在设立的谐波监测点测量 以检查谐波 电流 电压畸变率是否符合规程要求 注意建立用户非线性设备的技术档案及积累谐波监视 点的 测试记录 若谐波畸变率超出规定要求 要及时采取抑 制谐波的技术措施 把电压正弦 波形 畸变率限制在规定的极限值之内 FS:Page 电压对电气设备运行的影响电压对电气设备运行的影响 作者:张强 来源:理科爱好者 09.1 日期:2009 年 04 月 28 日 访问次数: 276 字号:大 中 小 阿坝州职业技术学校 四川 阿坝 623000 G644.5 A 摘 要：电压是电能质量标准之一。各种电压等级的电网，均由不同型号、规格的导线和电器 元件组成。由于线路存在有电阻、电感、电容，当交流电流通过线路时，因有阻抗存在，必然 产生损失。电网向用户供电的电压，是随着线路所输送的有功功率和无功功率变化而变化。 关键词：电气设备 电压 运行 电网向用户供电的电压，是随着线路所输送的有功功率和无功功率变化而变化。当线路输送一 定数量的有功功率时，如输送的无功功率越多，则线路的电压损失越大，也就是说送至用户端 的电压越低。那么，电网向用户供电的电压高低，对电气设备运行将产生怎样的影响呢？ 1 电压偏移对电气设备的影响 电网向用户供电的电压，必须满足电气设备的正常运行。只有电压符合国家偏移标准，才能保 证各种电气设备处于最佳工作状态下运行，取得最佳效率和经济效益。 现以几种常见用电设备在电压偏移下运行受影响的情况介绍： （1）白炽灯：电压高于 Ue10%，寿命要缩短 70%；电压低于 Ue，发光效率急剧下降，但可 延长使用寿命。 （2）荧光灯：电压低于 Ue10%，发光效率要下降 15%；如电压再降低则荧光灯起动困难。 假如电压高于 Ue 则使用寿命受到影响。 （3）异步电动机：电压低于 Ue10%，电动机电磁转矩下降到 定转矩的 81%，起动时间延长， 电流增大，线圈发热，损耗增加，效率下降，功率因素降低，影响电动机使用寿命，严重时引 起电动机烧坏。但对拖动某些设备的异步电动机，在轻载运行时还以降压运行，来达到电动机 节能的目的。 （4）电热设备：电压低于 Ue10%，供热量约减少 20%以上，而且升温时间延长。如电压高 于 Ue，会影响发热元件寿命。 （5）电控系统：电压低于 Ue10%，继电器、接触器吸引线圈吸合力下降 15%以上，会造成 吸合不良、线圈发热、噪声增大。 2 电网电压偏移原因 电网电压偏移的原因是多方面的，造成的因素也是较为复杂。以运行情况看：有供电部门原 因，也有用户的因素；有电网结构因素，也有管理欠佳的原因。现分析如下： （1）电网运行方式、负荷变化，引起电压在某一时段内的偏移。 随着经济的发展，人民生活水平提高，家用电器，电炊用具进入千家万户使用结构发生变化， 尤其加剧了峰谷负荷的悬殊，造成负荷畸变，引起峰段电压偏低。 （2）电网内感性负荷大量投入，造成功率因素下低，电压偏移。 随着工农业生产发展，电动机作为拖动各种生产机的动力而广泛使用。电风扇、空调机及制 冷设备普遍使用，增加电网感性负荷。 电动机为建立旋转磁场，需要吸取电网的无功功率，配变的运行也需要吸取电网的无功功率。 随着感性负荷大量吸取无功功率，势必造成电网远距离输送，增加功率损耗。同样道理，由于 功率因素下降，电网电压损失增大，用户受电端电压下降。反之，功率因素提高，电压损失少， 电压上升。 （3）电网的中性线断开，三相负荷不对称，产生电压偏移。 在低压三相四线供电的电网中，由于中性线接触不良或断开时，当三相负荷不平衡运行时， 势必引起相电压畸变。同理，当电网处于三相负载不平衡运行时，也会发生电压畸变，产生中 性点位移电压。 （4）电网内大功率电动机起动、大功率负荷投入、短路事故等，会产生电压短时偏移。 （5）电网内线路导线截面偏小，较大负荷电流通过时，电压损失大，造成电压偏移。 （6）电网供电半径超过标准，线路末端电压降低，造成电压偏移。 （7）电网布局不合理，T 形连接多，迂回供电，使电压损失增大，造成电压偏移。 电网运行中，基于上述原因，均会造成运行电压下降，这不仅增加电能损耗，而且株连用户 产品质量。为此，在电网运行中，把抓电网管理和抓技术措施结合起来，这才是改善电网电压 质量的必由之路。 3 改善电压质量的措施 （1）提高用户的功率因素：电网内各生产用户的自然功率因素过低，向电网吸取的无功功率 就得增加，势必使发电机多发无功来达到平衡，就会影响有功的输出，减少供电能力。同时因 无功远距离输送也增加损耗。为此，供电管理部门一定要对电网生产用户进行力率考核，实行 力率调整电价，通过电价杠杆作用，使用户采取技术措施，提高功率因素。用户功率因素提高， 向电网吸取的无功减少，造成电压损失也减少，从而改善用户受点端的电压质量。 （2）集中装设电容器进行无功补偿：如某一电网在 35Kv 变电所 10Kv 母 安装 1800Kvar 补偿电容器，进行集中补偿，使电网功率因素提高到 0.9 以上，取得较好的经济 效益，并改善电网电压质量。电容补偿分为并联补偿和串联补偿。并联补偿为了提高功率因素， 可采用集中补偿和用户个别分散补偿，或者两者相结合进行。串联补偿为了改变线路参数，减 少电压损失，提高线路末端电压，改善电压质量。 （3）对电网进行技术改造：电网线路导线的截面，按线路输送容量、经济电流密度进行选择， 并进行机强度、发热、电压损失的校验。使电压损失符合国家标准，提高用户端电压，改善电 压质量。 （4）实行“移峰填谷”，提高负荷率：只有落实负荷调整措施，并采取行政、技术、经济等手段， 强制实行移峰填谷提高负荷率，这也是改善电压质量的方法。 （5）重视低压电网的维护检修：在三