书签 分享 收藏 举报 版权申诉 / 4

排涝泵站异步电动机就地无功补偿计算.pdf

  • 上传人:first2
  • 文档编号:100377595
  • 上传时间:2021-09-08
  • 格式:PDF
  • 页数:4
  • 大小:1.22MB
  • 配套讲稿:

    如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。

    特殊限制:

    部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。

    关 键  词:
    排涝 泵站 异步电动机 就地 无功 补偿 计算
    资源描述:
    2018.No.3 收稿日期: 20180115 作者简介: 刘志淼 (1991) , 男, 硕士, 助理工程师, 主要从事水利 水电工程机电设计、 研究工作。 DOI: 10.3969/j.issn.1004-7328.2018.03.019 排涝泵站异步电动机就地无功补偿计算 刘志淼 1, 施俊杰1, 张 强 2 (1.上海勘测设计研究院有限公司, 上海200434; 2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司, 浙江杭州311122) 摘要: 为提高城市防洪能力, 越来越多的排涝泵站被新建, 异步电动机凭借可靠性高和维护便利在其中得到广泛 应用。排涝泵站水泵电动机负载率变化范围较大, 若按通常方法计算无功补偿量, 可能造成电动机低负载率运行时 功率因数不能满足供电部门的要求。结合排涝泵站的运行要求, 对常规的无功补偿计算方法进行深化, 并通过实例 分析了该方法的可靠性和注意事项, 为开展泵站设计提供了建议和支撑。 关键词: 排涝泵站; 异步电动机; 就地无功补偿; 计算 中图分类号: TU992.25; TM343文献标识码: A文章编号: 1004-7328 (2018) 03-0057-04 进入新时代, 由于城市化进程加速和极端天气 频发, 我国城市暴雨洪涝灾害越来越受到社会各界 的关注。自2012年, 每年都有上百座城市发生暴雨内 涝, 包括北京、 上海、 天津、 武汉等大城市。为保障人 民的生命财产安全、 维护社会的可持续发展, 越来越 多城市采取兴建排涝泵站来提高城市减灾能力13。 排涝泵站对运行可靠性要求较高, 异步电动机 因为具有维护便利性和高可靠性而在排涝泵站中得 到广泛应用4。由于异步电动机在正常运行时需要 消耗一定的无功功率, 所以有必要增加就地无功补 偿装置, 以提高供电质量、 满足供电部门对功率因数 的考核, 节约电能、 减少用户的运行费用。 排涝泵站的运行扬程整体较低, 水泵电动机的 负载率变化较大。若按电动机额定参数计算无功补 偿量, 则可能造成电动机低负载率运行时功率因数 不能满足供电部门的要求。因此, 如何确定异步电 动机就地无功补偿量成为无功补偿是否合理的关 键。笔者分析了排涝泵站运行要求, 在此基础上对 常规的无功补偿计算进行了深化, 通过实例计算分 析了该方法的可靠性和应重视的问题, 为工程设计 提供了有效的支持。 1排涝泵站运行要求 1.1电动机负载率分析 根据 泵站设计规范 , 泵站主电动机的容量应 按水泵运行可能出现的最大轴功率选配, 并留有一 定的储备, 储备系数宜为1.051.10。 表1统计了部分地区排涝泵站的设计运行扬 程。依据扬程在选定的水泵综合特性曲线中读取相 应的水泵流量和效率, 利用文献5中的水泵轴功率 公式计算轴功率。结合排涝泵站的重要性, 选择与 最大轴功率相近或偏大的标准系列电动机容量。 电动机负载率计算公式为: = P2 Pe (1) 式中:为电动机负载率;P2为电动机输出功率 (kW) ;Pe为电动机额定功率 (kW) 。 表1中各泵站排涝运行扬程下的电动机负载率 计算结果, 见表2。 表1泵站排涝运行扬程 泵站名称 上海龙华港 宁波铜盆浦 漳州内林 苏州元和塘 最高扬程/m 3.72 2.98 5.65 2.60 设计扬程/m 2.97 1.88 2.90 1.30 最低扬程/m 0.55 0.50 0.55 0.55 表2各运行扬程下电动机负载率 泵站名称 上海龙华港 宁波铜盆浦 漳州内林 苏州元和塘 最高扬程 0.925 0.932 0.989 0.753 设计扬程 0.798 0.647 0.573 0.367 最低扬程 0.297 0.265 0.225 0.189 海河水利57 万方数据 2018年6月 结合表12和相关文献记载, 排涝泵站的运行 扬程整体较低, 扬程范围变化较大67。由此, 排涝 泵站具有较宽的运行负载率区间, 电动机低负载率 工况运行经常出现。 1.2无功补偿分析 根据 全国供用电规则 和 国家电网公司电力 系统无功补偿配置技术原则 , 100 kVA及以上高压 供电的用户交接点出的功率因数不宜低于0.90。 异步电动机无功补偿容量计算公式为: Qc= P2 ()tan-tanm = Pe 1 cos 2-1 - 1 cos 2 m -1 (2) 式中:Qc为无功补偿容量 (kVA) ;为电动机效率; tan为补偿前功率因数角的正切值;tanm为目标 功率因数角的正切值;cos为补偿前功率因数; cosm为目标功率因数; 其余变量含义同上。 为保证电动机退出运行时不产生自激过电压, 无功补偿容量按电容器的额定电流不超过电动机励 磁电流的0.9倍控制。 以表1中的铜盆浦泵站为例, 其水泵电动机额 定参数见表3, 其中Ue为电动机额定电压、e为电 动机额定效率、cose为电动机额定功率因数。 取目标功率因数为0.95时, 利用式 (2) 计算得到 不同负载率下需要的无功补偿容量, 如图1所示。 图1中需要无功补偿率为无功补偿容量与电动机额 定功率的比值。 通常情况下, 取额定工况下的无功补偿容量进 行补偿, 此时可计算得到不同负载率下水泵电动机 的功率因数, 如图2所示。 由图1可知, 在相同的目标功率因数下, 异步电 动机在负载率较低的工况运行时需要无功补偿率比 额定工况运行时大, 即在负载率较低的工况运行时 所需的无功补偿容量比额定工况时大。 由图2可知, 按照额定工况进行补偿, 电动机低 负载率运行时功率因数不能满足供电部门的要求。 相反, 若按照空载工况进行补偿有可能造成额定工 况时功率因数过高, 出现过补偿。 2无功补偿计算 假设按照Qx进行无功补偿, 补偿后的电动机功 率因数角正切值为: tanx= Q-Qx P2/ (3) 式中:Q为电动机无功功率 ( kVA ) ; 其余变量含义同上。 为了确定满意的排涝泵站无功补偿容量, 要求 电动机的功率因数满足0.9cosx0.85时k=2.15, 当cos0.85时k=2.1; P为电动机有功损耗 (kW) ;P0为电动机空载有功 表3铜盆浦泵站水泵电动机额定参数 型号 YKS560-8 Pe/kW 560 Ue/kV 10 e 0.944 cose 0.845 图2负载率与功率因数关系曲线 刘志淼, 施俊杰, 张强: 排涝泵站异步电动机就地无功补偿计算 0.96 0.92 0.88 0.84 0.80 0.20.40.60.81.0 负载率 补偿后功率因数 图1负载率与无功补偿容量关系曲线 0.45 0.42 0.39 0.36 0.33 0.30 0.20.40.60.81.0 负载率 需要无功补偿率 58 万方数据 2018.No.3 损耗 (kW) ;Pe为电动机额定负载时的有功损耗 (kW) ; 其余变量含义同上。 在设计阶段, 电动机厂家样本里一般提供的参 数只有额定电压Ue、 额定电流Ie、 额定效率e、 额 定功率因数cose。令Q下限=Q-0.484P2/、Q上限=Q- 0.251P2/, 将式 (5) 、 (6) 代入式 (4) , 由于P0较小可 忽略, 式 (4) 将变成关于负载率的不等式。要使 补偿后0.9cosx0.97对负载率min1时恒 成立, 只要使Q下限maxQxQ上限min即可。其中,Q下限max 取min1时Q下限的最大值,Q上限min取min 1时Q上限的最小值。 3实例验证分析 3.1无功补偿效果验证 对表3中的水泵电动机, 利用上述无功补偿计 算 方 法 进 行 分 析 , 当 负 载 率0.2651时 , 218.0Qx224.8 kVA能够保证有满意的无功补偿 效果。取Qx=220 kVA时, 计算得到不同负载率下 的功率因数曲线, 如图3所示。 对比图2与图3可知, 笔者的计算方法能够满足 排涝泵站的运行要求, 低负载率运行时功率因数达 到0.90。 3.2空载电流影响分析 式 (5) 中空载电流I0=Iecose() 2.26-kcose为 估算值, 表3中的水泵电动机估算值为16.6 A, 厂家 最终给出的实际空载电流为14.3 A, 两者有一定的 偏差。图4为按实际空载电流值和估算空载电流值 两种情况下, 不同负载率下所需的无功补偿容量对 比曲线。 由图4可知, 除在额定参数下, 采用空载电流估 算值时计算得到所需的无功补偿容量比采用空载电 流实际值时都要大, 由此经笔者的计算方法确定的 无功补偿容量比实际需要的大。两者相对偏差较 大, 应重视。建议当电动机厂家样本中没有给出空 载电流时, 按空载电流估算值计算得到Qx的取值范 围,Qx取较小值; 当电动机厂家样本中给出空载电 流时, 按空载电流给定值计算得到Qx的取值范围, Qx取较大值。 在泵站设计阶段, 确定偏大的无功补偿容量能 够保证施工阶段设计方案的顺利实现, 避免出现施 工阶段需要增加无功补偿装置, 故笔者的计算方法 在工程设计中可行。 3.3空载有功功率损耗影响分析 在第2节的分析过程中, 忽略了电动机空载有 功损耗, 针对文献8中的水泵电动机参数, 对比考 虑空载有功损耗和忽略空载有功损耗情况时不同负 载率下需要的无功补偿容量, 如图5所示。 由图5可知, 采用忽略空载有功损耗时计算得 到所需的无功补偿容量比采用考虑空载有功损耗时 都略大, 由此经笔者的计算方法确定的无功补偿容 量比实际需要的略大。两者相对偏差较小, 可忽略。 4结语 笔者列举了部分排涝泵站的运行扬程, 计算得 到排涝泵站具有水泵电动机运行负载率变化范围大 的特性和要求; 针对无功补偿容量计算一般公式不 图3不同负载率下的功率因数曲线 图4空载电流对无功补偿容量影响 图5空载有功损耗对无功补偿容量影响 补偿后功率因数 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93 0.92 0.91 0.90 0.20.40.60.81.0 负载率 0.45 0.42 0.39 0.36 0.33 0.30 需要无功补偿率 0.20.40.60.81.0 负载率 空载电流取实际值 空载电流取估算值 0.53 0.50 0.47 0.44 0.41 需要无功补偿率 0.20.40.60.81.0 负载率 考虑空载有功损耗 忽略空载有功损耗 海河水利59 万方数据 2018年6月 能满足排涝泵站在低负载率时功率因数的要求, 对 无功补偿计算进行改进, 得到满意的补偿结果; 通过 实例, 分析了改进方法的可靠性, 为工程设计提供了 有效的应用支持。 下一步可统计分析异步电动机的空载电流与 额定参数的关系, 得到与实际值更加接近的空载 电流估算方法, 从而降低设计阶段无功补偿的计 算误差。 参考文献 1 徐文轩, 董瑞颖.海河口泵站对天津防洪排涝形势影响的 探讨J.天津理工大学学报, 2016, 32 (2) : 18-21. 2 刘洪涛, 刘薇.天津市北塘排水河河口泵站规模分析J.海 河水利, 2015 (5) : 48-50. 3 毛少波.竖井式贯流泵在海河口泵站的应用J.海河水利, 2017 (3) : 56-59. 4 李祖杰.泵站工程一次电气设备的选型方法J.水利规划 与设计, 2016 (2) : 75-76, 107. 5 严登丰.泵站工程M.北京: 中国水利水电出版社, 2005. 6 秦钟建, 伍杰, 胡大明.吴小街排涝站泵型选择研究J.水 利规划与设计, 2011 (2) : 20-22. 7 陈国威, 张智酝, 刘昊.杨庙南排涝泵站水泵选型方案设计J. 江苏水利, 2016 (10) : 22-24. 8 朱赫.高压电动机就地无功补偿容量的计算和分析J.电 力电容器, 2007 (3) : 1-4. 海河水利 稿约 海河水利 是水利部主管、 水利部海河水利委员会主办的水利技术类期刊, 面向国内外公开发行。海河水利 坚持 “百花 齐放、 百家争鸣” 和理论与实践相结合的方针, 刊载有关水利理论、 水利改革发展和水利科技研究新成果、 新经验, 报道有关国 内外水利
    展开阅读全文
      文档分享网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    关于本文
    本文标题:排涝泵站异步电动机就地无功补偿计算.pdf
    链接地址:https://www.wdfxw.net/doc100377595.htm
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

    版权所有:www.WDFXW.net 

    鲁ICP备14035066号-3




    收起
    展开