大容量水泵電機集中自動補償及微機儀表檢測控制

文/方一泓

1 泵站中大容量水泵電機運行中單機就地補償問題

在泵站大容量水泵電機運行中，單機就地補償存在一些問題，影響無功功率補償實現。單機就地補償中電容容量較小，實際空載時的功率因數小于0.85，否則，極易出現自勵磁過電壓現象。同時，在單機就地補償中，水泵電機的補償電容容量固定不變，但其負載會隨著時間變化而變化，需要借助常量補償對應的變量，功率因數很難滿足規定的要求，水泵電機電壓穩定系數明顯降低。在單機就地補償作用下，電抗器設置難度系數較大，電容器總開關合閘涌流無法得到合理化控制，尤其是高次諧波，電容器損耗以及無功輸出明顯增加，極易出現諧波過電流以及過電壓問題，導致電容器溫度大幅度升高，超過規定范圍，零部件被損壞，甚至引發爆炸安全事故。

2 泵站中大容量水泵電機集中自動補償與微機儀表檢測控制

2.1 泵站大容量水泵電機集中自動補償

和單機就地補償相比，集中自動補償優勢特征鮮明，能夠有效彌補其缺陷，順利實現無功功率補償的同時降低大容量水泵電機故障發生率以及運行成本，全方位、深層次剖析單機就地補償問題，針對大容量水泵電機工作原理、作業環境以及無功功率補償要求等，合理選擇應用其中的成套并聯電容補償裝置，以功率因數為切入點，集中自動補償電機無功功率。在此過程中，結合水泵電機額定以及空載情況下分別所需的無功容量表達式，準確計算泵站大容量水泵電機集中自動補償的電容量。泵站中大容量水泵電機額定負載下所需的無功容量用PQN 表示，計 算公式為PQN=PN/η·tan?，η 表示電機額定工作狀態下的效率，tan?表示電機額定工作狀態下的功率因數正切數值。與此同時，PQM表示泵站中大容量水泵電機空載情況下所需的無功容量，計算公式為PQM=PN/η·m。其中的m 由m-λ 關系曲線查出，如圖1所示。

根據兩個計算公式，分別求出大容量水泵電機在額定負載、空載兩種情況下集中自動補償的電容量，進而，明確電容器的步數以及每步的電容量，巧用成套并聯電容補償裝置以及相關技術手段，集中自動化補償水泵電機運行中所需的無功功率，合理化調整水泵電機的功率因數，降低損耗的同時促使大容量的水泵電機處于穩定運行中，有效避免頻繁出現故障問題。

2.2 泵站大容量水泵電機集中自動補償中微機儀表檢測控制

在泵站運行過程中，大容量水泵電機無功功率補償以及功率因數動態化調整離不開微機儀表有效檢測、控制，根據大容量水泵電機運行情況，選擇適宜的自微機儀表，實時動態化、系統化檢測的同時有效采集水泵電機無功功率無償、功率因數調整、運行狀態、損耗等方面信息數據，整理、處理、分析的同時巧用可行的技術手段、方法措施，高效控制泵站運行中的大容量水泵電機。以某城市某泵站為例，變壓器2 臺，每臺變壓器要向1 臺180kW 以及2 臺260kW 的水泵電機供電，180kW 以及260kW 水泵電機的功率因數為分別為0.708、0.709，水泵電機額定工作狀態下的效率分別為0.90、0.92，根據泵站大容量水泵電機無功容量表達式，分別計算出180kW 以及260kW 水泵電機的電容補償量，即198kVA、220kVA。隨后，針對大容量水泵電機運行中額定負載與空載情況，將限流電抗器串接到各套無功補償裝置的進線柜，動態限制合閘涌流的同時抑制高次諧波，借助微機儀表功能作用，精準檢測、實時控制水泵電機電容器、電抗器二者的投切。在此過程中，由于該泵站大容量水泵電機作業環境較差，應用其中的微機儀表以及變送器體積要小，抗電磁干擾能力要強，能夠在惡劣的作業環境下高效運轉，將其合理安裝到電容柜、啟動柜、開關柜上，確保水泵電機集中自動無功功率補償過程中采集到的信息數據更加準確、全面，比如，電壓、電流、功率因數。與此同時，可以借助CD194P-2D4綜合數顯變送智能表的485 數字接口以及雙絞線，實時將大容量水泵電機集中自動補償信號實時傳輸給微機儀表，在分析、處理基礎上有效檢測、控制電容器以及電抗器二者的投切，包括水泵電機的開啟、停運，確保集中自動補償之后，大容量水泵電機的功率因數具有較高的穩定性，始終控制在規定范圍，防止故障問題頻繁發生，在發揮優勢作用過程中降低泵站運行成本的同時實現最大化經濟效益。

圖1：m-λ 關系曲線結構圖

3 結語

總而言之，無功功率補償、檢測控制都是泵站大容量水泵電機運行中不可忽視的關鍵點，要全面、深入剖析單機就地補償問題的同時探索新路徑，在利用技術手段中借助集中自動補償，解決單機就地補償問題，順利實現無功功率補償，借助微機儀表動態化精準檢測大容量的水泵電機，在解決隱患問題中加大控制力度，促使水泵電機高效運轉，充分發揮城市排水系統泵站功能的同時實現最大化運行效能。