低壓無功電容補償在污水處理廠節能中的應用

李根壯

（廣州市瀝滘污水處理廠 廣州）

一、問題的提出

某污水處理廠設計總規劃日處理污水50萬t，分兩期工程建設，其中一期20萬t/天，二期30萬t/天，離心脫水機脫水后的污泥經過該廠污泥液壓輸送系統后至泥車或泥船。該廠配有兩套安樂設備安裝工程有限公司提供的設備，每套設備總功率258 kW，電壓380 V，每套設備配有獨立進線柜和出線柜，由該廠1#低壓室總開關控制，1#低壓室有4套無功電容補償柜，總容量1440 kvar。在4套無功電容補償柜全部投入情況下，運行污泥液壓輸送系統后發現現場功率因數裝置顯示＜0.50。為此在該廠污泥液壓輸送系統配電柜增加1套無功電容補償柜，對三相異步電機進行就地補償，補償后現場功率因數提高至0.95左右，節能效果顯著。

二、確定異步電機就地補償電容容量

就地補償是將補償電容與電機組裝成一體，將電容器并聯在電機接線端子上，相對集中補償方式，電機無功就地補償具有諸多優點。

1.異步電機無功補償容量計算公式

（1）為防止自勵磁過電壓，單臺電機補償容量不宜過大，若按電機額定電壓下的空載電流選擇電容器無功功率，則不會產生自勵磁過電壓。

式中 Qc——所需補償的總無功功率，kvar

UN——電源額定線電壓，kV

I0——電機空載電流，A

（2）根據負荷最大功率、補償前功率因數cosφ1及要求補償后達到的功率因數cosφ2確定補償容量。

式中 α——平均負荷系數，取0.7～0.8

P——用戶最大負荷，kW

tgφ1——補償前平均功率因數角

tgφ2——補償后平均功率因數角

q——補償率，kvar/kW

tgφ1、tgφ2分別對應 cosφ1、cosφ2，一般取 cosφ2為 0.90～0.95即可，不宜選擇過高補償，否則將大幅增加投資費用。

2.計算和選擇無功補償電容量

由于現場無法測量確定異步電機的空載電流，因此不能使用公式（1）計算所需補償的總無功功率。應使用公式（2）計算，當cosφ1=0.53、cosφ2=0.95 時，根據表 1，查出 q=1.24 kvar/kW，α=0.73，P=400 kW，代入公式（2），計算出 Qc=362 kvar，取整 360 kvar。故該廠選用12組（每組電容量為30 kvar），總電容量為360 kvar的無功補償電容柜。

表1 每kW負荷所需無功補償率值查取表

三、應用效果

1.節能顯著

三相異步電機經過無功就地補償，所需無功電流由并聯電容器供給，提高了系統功率因數，減少了企業電費支出。根據有功功率P=3UIcosφ（U——額定電壓，I——運行電流，cosφ——功率因數），計算出單獨運行A倉或B倉和同時運行兩套設備過程的電量（表2），綜合該污水廠平均電費為0.83元/（kW·h）以及兩套設備平均運行8 h/套，則每年節省電量12～24萬kW·h，節省電費10～20萬元。

表2 低壓無功電容補償前后數據

2.提高了供配電設備供電能力

供配電設備的供電能力主要由線路輸出能力和配電變壓器的容量決定，對于一定容量的用電負載，當其有功功率為一定值時，功率因數越低，需要提供的電流越大。進行無功補償后，所需無功電流大部分由電容器供給，從而降低了供電設備的供電負荷，相應提高了供電設備的供電能力。

3.延長電器使用壽命

三相異步電機采取無功就地補償后，由于線路上無功電流減少，其線路電壓降也相應減少，供電線路電壓有所提高，使電機負荷電流下降，繞組發熱減輕，改善了電機運行性能。控制開關故障率也隨之降低，使用壽命增加，減少日常維護費用。

四、結束語

低壓無功電容補償裝置是提高供電功率因數，減少供配電設備及輸電線路有功電能損耗的有效措施。無功電容補償節能技術投資少、見效快、收益高、操作簡單，若企業應用得當，則節能效果非常可觀。

1 張乃標.三相異步電動機的無功就地補償[J].棗莊學院學報，2007，24（2）

2 李敏.低壓電動機無功就地補償[J].同煤科技，2004（1）

3 張春霞.就地電容補償節能技術在污水處理廠的應用[J].礦業快報，2004（9）

4 肖 敏等.低壓無功動態補償裝置在節能降耗中的應用[J].電氣時代，2008（8）