提高扬水泵站功率因数的几种方法研究

　　摘要：本文简述了提高扬水泵站功率因数的几种方法及重要意义，介绍了电力提灌无功补偿的一些基本措施。当异步电动机的负载率接近于最佳负载率时，能取得较好的节能效果和使用电动机具有较高的自然功率因数。
　　关键词：泵站、功率因数、方法
　　1、引言
　　近年来，随着我区经济快速发展，扬水灌溉从很大程度上解决了我区南部山区土地干旱的问题，但扬水泵站设备是一种高耗能设备，因此扬水泵站的电能节约特别重要，而提高泵站功率因数可以在一定程度上节约电能，是一项投资不大就能取得很大经济效益的工作，对于促进国民经济的发展具有十分重大的意义。
　　2、提高泵站自然功率因数的方法
　　2.1合理选择异步电动机的型号、规格、容量。
　　当异步电动机的负载率接近于最佳负载率时，能取得较好的节能效果和使用电动机具有较高的自然功率因数。要使异步电动机的实际负载率尽可能地接近最佳负载率，则必须正确地选择电动机的容量。异步电动机的空载无功功率是固定不变的，即电动机的空载电流也是固定不变的，约占额定电流的25—30%。因此，如果选用的电动机额定容量偏大，则电动机必然长期处于轻载运行，这样，既会增大功率损耗又会使功率因数和效率显著恶化，故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确、合理的选择电动机的容量。通常在容量相同时，高转速电动机的电气指标较低转速者较高；在容量，转速和构造型式相同时，鼠笼型电动机的功率因数较绕线式电动机约高4—5%。
　　对已在使用中的电动机，如果负载长期过低（通常指负载率低于40—50%），就应当更换。对新更换的电动机必须进行技术性能（如起动能力、允许温升等）的校验。采取这种措施，既能改善自然功率因数又能节约电能。
　　2.2降低轻载感觉电动机的定子绕组电压
　　感应电动机磁化用的无功功率与加到定子绕组的电压的平方成正比，因此降低定子绕组电压能显著的减少无功功率，从而提高电动机功率因数。降低轻载感应电动机定子绕组电压的简易办法是将原三角形接线的定子绕组改接成星形接线，换接后，电动机的每相电压降低1/1.732倍，因此，这种办法只使用轻载起动的电动机，并且电动机必须经过起动能力，工作稳定性及温升校验。
　　2.3提高电动机的检修质量
　　在泵站中，如果感应电动机检修质量不良，将会增加无功功率需要量，使功率因数下降，其原因如下：a空气间隙增加；b重绕线圈使匝数减少。
　　2.4合理选择变压器容量及变压器的经济运行
　　a变压器的容量选择；选择泵站供电变压器的容量要满足泵站正常用电的需要，同时，也要考虑节约电能的要求.b变压器的经济运行;变压器的经济运行是指运行中的变压器，当其铁损和铜损相等时效率最高，这时变压器所带的负载最经济，此时变压器的负载率谓之经济负载率，它是判别变压器经济运行的依据。当泵站变电所有两台或两台以上供电变压器并联时，应当根据用电负载功率的大小来合理选择某台变压器投入运行，所以投入运行的变压器都能在经济状态下运行和取得较好的节电效果，也就是说，当投入运行的变压器在负载率超过某一数值时，应再投入一台变压器，而当变压器的负载率ß低于另一数值（经济负载率ß1）时，则应切除一台变压器。
　　2.5绕线式异步电动机同步化运行
　　鉴于绕线式异步电动机在结构上与同步电动机很相似，都具有三相分布的转子绕组，只要将转子绕组按一定的联结方式进行改接，从外界输入直流励磁电流，则和同步电动机一样，在转子上形成了一个恒定磁场，使电动机工作在同步在状态，并具有和同步电动机在起动完成达到正常的转速后，把外界直流电经过循环通过转子绕组，使电动机由异步运行牵入到同步运行，此时电动机除能输出机械功率带动水泵运转抽水外，不久从电网吸收无功电流，而且能向电网输出一定的无功电流。因此，绕线式异步电动机同步化后，能起到无功补偿作用，是提高泵站功率因数，节约电能的一个好办法。此外，绕线式异步电动机同步化后，电机转速由原来的异步转速升高到同步转速，因此由它所驱动的水泵转速亦相应升高，使水泵出水量增加，且机组的负载率相应提高，对于泵站单机容量在100KW以上的绕线式异步电动机，当负载率不超过0.7—0.85，且处在网络功率因数低的电网末端的泵站，适于采用异步机同步化，但需装设一套硅整流或可控硅整流装置以及相应的控制、保护和测量、信号等环节，使控制设备有所复杂化，且还要花费一定的投资，对运行、维护的要求亦相应提高，因此，在具体实施时，要结合泵站实际情况，全面权衡利弊，才能收到实效。
　　2.6采用同步电动机
　　同步电动机与异步电动机相比，具有较大的过载能力，即同步电动机最大转距与额定转距之比可达2.5~3.5，而异步电动机一般为1.8~2.2，同步电动机比同容量的异步电动机效率要高，同步电动机转距受电压波动的影响较异步电动机要小，同步电动机在转子励磁电流不变的情况下，其转距与电网成正比，而异步电动机的转距与电网电压的平方成正比，同步电动机的转速恒定，而异步电动机的转速随着负载增大而稍有下降，此外，同步电动机定、转子之间的气隙较异步机大，所以因轴承磨损而引起的故障的可能性要小，但是，同步电动机构造复杂，成本高，而且还需要一套励磁设备，因此，在水泵选型配套时两类电动机需要从工作性能和经济性能等方面进行技术经济比较，单机容量为800KW以上的大型泵站一般采用同步电动机，由于同步电动机工作时的效率和功率因数均比异步电动机高，因此它的节电效果是肯定的。
　　
　　3、结束语
　　节约电能是我国经济建设中一项重大政策，而提高功率因数可以一定程度上节约电能，可以消除供用电过程浪费现象，提高电能的利用率，缓和电力供需的矛盾。因此，提高扬水泵站功率因素被视为加强泵站经济管理提高经济效益的一项重要任务。
　　参考文献：
　　[1]中华人民共和国能源部.进网作业电工培训教材[M].沈阳,辽宁科学技术出版社,1993.
　　[2]泵站辅助设备及自动化，水利电力出版社

《提高扬水泵站功率因数的几种方法研究》

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