梁世皎

摘??要：針對白沙仔排澇站機電部分專業(yè)特點，介紹了電動機選型、異步電機與同步電機混合運行、高壓無功補償方案、功率因數(shù)等。

關(guān)鍵詞：排澇站;機電設(shè)計;無功補償;功率因數(shù)

中圖分類號：TM761.1????????????文獻標(biāo)識碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.027

白沙仔排澇站總裝機容量為8×710?kW=5?680?kW，排澇設(shè)計流量61?m3/s，共分兩期工程實施，其中一期工程裝機4臺泵組設(shè)備，每臺水泵配套710?kW異步電動機，于2000年投入運行;二期工程于2008年開始實施，增加4臺泵組設(shè)備，每臺水泵配套電動機功率為710?kW。

本文針對水泵電機選型為均配套同步電機、均配套異步電機和電容補償裝置或異步與同步電動機混合方式運行三種組合方式進行比較，同時對投入運行臺數(shù)與無功補償?shù)呐浜线M行論證，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，選取有利于系統(tǒng)穩(wěn)定、滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T?50265—97關(guān)于泵站無功就地平衡、功率因數(shù)不低于0.9的規(guī)定的最優(yōu)組合方案，以保證機組運行穩(wěn)定、維護簡便，節(jié)約投資。

1??電動機機型的選擇

本工程電機額定電壓均采用10?kV等級，雖然較6?kV電壓等級的電機造價高20%，但額定電流相應(yīng)減少約40%，有利于配套電氣設(shè)備的選型。近年來，10?kV等級的電氣設(shè)備也逐年增加，目前國內(nèi)電機生產(chǎn)廠家的制造能力都能滿足本工程要求。

《泵站設(shè)計規(guī)范》（GB/T?50265—97）10.4.3條規(guī)定“主電動機的單機額定容量在630?kW及以上時，宜用同步電動機進行補償”。異步電機具有結(jié)構(gòu)簡單，運行、維護方便，起動力矩大、造價較低優(yōu)勢，但需要裝設(shè)電容器組進行無功補償。由于國內(nèi)排澇泵站運行時間較短，且大部分泵站存在長時間不運行的情況，電容器普遍存在運行不穩(wěn)定等問題，特別是油浸式電容器，常發(fā)生漏油等事故，對電網(wǎng)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等的正常運行非常不利。目前雖然已經(jīng)有干式電容器組，但投入時間不長，運行效果尚待證實。另外，電容器組發(fā)熱耗能量較大，運行不節(jié)能，占地面積大，不利于廠房布置。同步電動機結(jié)構(gòu)比異步電機多了碳刷、滑環(huán)和勵磁系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，運行維護相對不便，且其起動力矩較小、造價較高。同步電機起動力矩雖較小，但能滿足本泵站的電機起動要求，且其功率因數(shù)高，電機起動電流較小，對電網(wǎng)沖擊小，可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時可以給系統(tǒng)提供無功，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，與異步電機合理配合使用還可以節(jié)省無功補償設(shè)備的投資，達到就地平衡的目的。因此，對于機組臺數(shù)較多的大型泵站，采用異步電機與同步電機混合運行方案是有優(yōu)勢的，表1為機型組合方案。

表1??機型組合方案

方案

2??無功補償分析及調(diào)度運行方案的確定

按設(shè)計的電源供電方式，本泵站采用單母線接線，采用10?kV電源一回專線進行供電，所有機電均接于同一母線上，現(xiàn)確定異步電機所需的無功功率和同步電機的補償能力。電機的基本參數(shù)如表2所示。

表2??電機基本參數(shù)

式（1）（2）（3）中：Pca為有功計算負荷，kW;Qca為無功計算負荷，kVar;Qc為無功補償容量，kVar;φ1，φ2為補償前后功率因數(shù)角。

式（4）中：Sn為同步電動機的額定視在功率;φn為同步電動機額定功率因數(shù)角;β為同步電動機的負荷率，取0.9;γ為同步電動機負載時的無功功率增加系數(shù)，取0.36.

將數(shù)據(jù)代入式（4）中可得Qm=710/0.9×[0.44+0.36×（1-0.9）]=371?kVar。

根據(jù)以上計算結(jié)果，本泵站每臺同步電動機的補償能力略大于每臺異步電機所需的無功補償容量，滿足運行要求的組合有1臺異步電動，4臺同步電機;1臺異步電動，3臺同步電機;1臺異步電動，2臺同步電機;1臺異步電動，1臺同步電機;2臺異步電動，4臺同步電機;2臺異步電動，3臺同步電機;2臺異步電動，2臺同步電機;3臺異步電動，4臺同步電機;3臺異步電動，3臺同步電機;4臺異步電動，4臺同步電機。

根據(jù)以上組合分析，只需投入同步電機臺數(shù)大于或等于投入異步電機臺數(shù)，功率因數(shù)均大于0.9，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T?50265—97關(guān)于泵站無功就地平衡、功率因數(shù)不低于0.9的規(guī)定即可。

3??結(jié)束語

據(jù)了解，國內(nèi)同類型的抽水泵站中，東深供水改造工程就采用同步電機—異步電機混合運行組合方式解決無功補償問題，并且取得了很好的運行效果，運行機組的綜合功率因數(shù)均在0.92以上，超過了設(shè)計理論指標(biāo)值。同步電機—異步電機混合運行組合方式適用于本泵站，對無功就地平衡也是可行、有實效的。

參考文獻

[1]中華人民共和國水利部.GB/T?50265—97?泵站設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，1997.