（四川中道诚工程勘察设计有限公司 610041）
摘要：本文针对大功率绕线式异步电动机用电量大、功率因数偏低的问题，通过对电容器、静止式进相器比较后，选用了静止式进相器对电机进行就地无功补偿。并通过静止式进相器在润磨机的应用来说明其运行效果。
关键词：绕线式异步电动机 静止式进相器 就地无功补偿
1.引言
据有关统计，在工矿企业中异步电动机的耗电量占据整个用电量的70%，而在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消费占了60~70%。要改善电网和企业的功率因数，提高异步电动机的无功功率为主要因素。
一般在配电系统设计时就考虑了在高压系统侧安装并联电容器进行集中补偿，对减少电力系统无功电量的消耗起到一定作用，其电力系统功率因数能达到0.95左右，但是它不能降低配电网的线路损耗和电动机的无功损耗。GB50052—2009《供配电系统设计规范》6.0.4-3指出，容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备的无功负荷，宜单独就地补偿。本文主要针对大功率绕线式异步电动机的就地无功功率补偿进行论述。
2.就地无功功率补偿的方案
目前针对异步电动机就地无功补偿的方式较多，如并联电容器、绕线式异步电动机同步化运行、旋转式进相机、静止式进相器等。由于绕线式电机同步化运行降低了电机的过载能力，不适合用在负荷波动较大的设备。旋转式进相机故障率高，已被静止式进相器替代。因此，下面就并联电容器、静止式进相器两种就地无功补偿装置进行比较。
2.1 并联电容器
并联电容器是七十年代普遍采用的一种功率因数补偿装置，其补偿是靠电容吸收电机的无功功率。它只降低了线路上的损耗，对电机本身无功消耗没有直接改善。
并联电容器主要有以下优点：
⑴体积小、造价低、安装灵活。
⑵维护管理容易。
⑶损耗小
并联电容器的缺点是输出的无功功率不能平滑的调节，以保持额定情况下电力系统无功功率供求之间的平衡。当电网电压过高、无功过剩时，不能从电网吸收无功功率以调节系统电压。
2.2 静止式进相器
静止式进相器是一种专为大中型绕线式异步电动机设计制作的就地无功功率补偿装置，它主要由励磁变压器、可控硅桥路、电子电路、低压控制电路等部件组成，把380V、50HZ的交流电转换成与转子频率相同，相位滞后于转子电流近90°的补偿电压，串接在电机转子回路中来改变电机电流与电压的相位关系，从而提高电机的功率因数，降低电机和电力系统的损耗。
2.2.1异步电动机的矢量分析
由三相异步电动机旋转原理可知，当电机运行时，定子电流I1包含两个分量：一个为产生主磁通的励磁电流I0，它仅与定子感生电动势E1的大小有关，电机输入电压U1一定时，可近似认为是一个常数。另一个是负载分量Ifz，用以克服转子电流I2的影响，负载增加时，I2增大，负载分量Ifz增大，使定子电流也要随之增大。这样，通过频率折算，定子电流I1包含转子电流I2和励磁电流I0。异步电动机矢量图如图1所示。
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图1 异步电动机矢量图
2.2.2静止式进相器的补偿原理
电机在某一负载下运行时，其转子电流为I2、定子电流为I1、励磁电流I0,其矢量图如图2所示。
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图2 静止式进相器的矢量图
当在电机转子回路串接静止式进相器的附加电势后，转子电流变为图中的I2’，由于负载不变，激磁电流I0不变。由关系式I1=I0+I2，从矢量图可得出I1’。从图中可以看出I1’的功率因数角和幅值都比I1小，说明电机的功率因数提高了，定子电流也下降了。这就是静止式进相器对三相异步电动机的补偿原理。
3.应用案例
本文以攀枝花钢城集团球团厂的润磨机为例，来说明大功率线线式异步电动机的就地无功功率补偿方案选择及应用效果。
球团厂有2台润磨机，其主传动电机型号为YR1000-8/1180，额定功率1000KW，定子电压 6KV，额定电流为 118A ，转子开路电压为 960V，转子额定电流为 653A ，额定功率因数为 0.86 。而在实际运行过程中，润磨机电机的实际功率因数在0.7~0.8，定子电流在60~80A。如果能提高其运行时的功率因数，将减少部分线路损耗和电动机的无功损耗。
球团厂润磨机的进相器是采用SP4-800G型,适配转子额定电流600～800A，6KV的额定电压。从2005年10月份开始投入使用，至12月份止通过跟踪观察测试，进相器运行正常。比较进相器投入前后效果时，分别按三个不同的负载率来进行统计。投入进相器前后数据如表1。
表1 进相器投入前后电机的数据
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从表1可以看出，进相器投入运行后，润磨机的定子电流平均下降16%，功率因数平均上升0.18。单台润磨机的实际消耗功率按650KW计算，投入进相器后，降低电机的消耗功率16％，则每台每小时节约电104KWh。两台润磨机的平均作业率85%，即月作业1224小时，月节约电127296KWh，以0.5元/KWh计算，每月节约电费63648元。
4.结束语
目前，静止式进相器广泛用于水泥、冶金、轧钢、造纸、制药、化工、矿山等行业的大功率绕线式异步电动机，提高了电动机本身的功率因数和效率，提高企业的经济效益。《中华人民共和国节约能源法》规定鼓励工业企业采用先进的用能监测和控制技术，对大功率的电机采取就地无功补偿的方式就是先进控制技术的应用之一。
参考文献
[1]杨宗豹 主编.《电机拖动基础》. 北京：冶金工业出版社
[2]金德生，金盛.《供电企业电能损耗与无功管理手册》.北京：中国电力出版社.