【摘 要】本文根据多工况泵站运行特点，分析了无功补偿容量计算时的偏差，认为负载率变化较大的异步电机，其无功补偿容量应根据不同工况时的功率和功率因素，计算所需的最大无功补偿容量，并在应尽量采用高压电机。
【关键词】泵站 异步电机 无功补偿
异步电机由于体积小，投资省、管理运行简单，在各类泵站被广泛采用。并联电容器原理简单、使用方便、运行经济、投资省、可以分组投切保证电压合格率和合理的功率因数，所以泵站普遍采用在高低压母线上装设并联电容器，进行无功自动补偿。在实际工作中，笔者发现异步电机负载率较低时，按一般公式计算确定的无功补偿容量往往偏小。
1 无功补偿容量计算公式
针对不同情况，无功补偿容量有多种不同的计算方法，水泵机组异步电机无功补偿容量一般由以下公式计算确定：
QC=Pmax(tgθ1-tgθ2)
QC：无功补偿容量(kvar)；
Pmax：有功功率的最大值(kW)；
tgθ1、tgθ2：补偿前后功率因数角的正切值；
cosθ1、cosθ2：补偿前后的功率因数。
2 水泵机组异步电机的功率计算和运行工况
水泵机组异步电机的功率由水泵运行的最大轴功率与传动装置的效率决定，电机额定功率应满足在不同的水位组合下水泵最大扬程和最大叶片角度时的运行要求。水泵的最大轴功率计算，根据泵站整个运行范围内可能出现的最大扬程及相应流量，并考虑流量、效率偏差和水流泥沙的影响，按同期可能出现的各种因素的组合，计算出最大值。
对扬程变化范围较大，而常期在低扬程下运行的泵站，为保证设计工况下水泵装置在高效区运行，设计工况下的水泵装置轴功率往往比最大轴功率要小很多，电机经常运行在非额定工况下运行。
3 泵站无功补偿容量计算的偏差
大多设计中，水泵机组异步电机的无功补偿容量计算，一般将电机的额定功率总和作为有功功率的最大值，将额定功率因素作为补偿前的功率因素来计算。由此计算得到的无功补偿容量，在泵站的运行中往往不能满足要求。因为异步电动机的功率因数在70%负载率到满载时最高，高压异步电机在额定负载时功率因素一般在0.8~0.9，而在轻载时功率因数明显降低，空载时功率因素只有0.2~0.3。
轻载时由于功率因数的降低，所需的无功补偿容量会有所增加。
4 工程实例
下表为某双向泵站水泵装置的特征参数：
运行工况, 扬程(M), 叶片角度, 轴功率(KW)
设计抽引工况, 0.8, -2? 105
最大抽引工况, 1.1, 0? 136
设计抽排工况, 1.6, +4? 212
最大抽排工况, 1.9, +4? 238
在全部运行范围内，水泵最大轴功率为247KW，考虑到传动效率和其它因素，配套动力选用300KW高压异步电机，其额定功率因素为0.81。该泵站共装有5台机组，总装机容量为1500KW。将功率因数补偿到0.9，设计时根据以上公式算得该泵站无功补偿容量为360Kvar。
实际上，该泵站主要设计工况运行时电机功率在115KW左右，此时功率因素为0.5左右，总功率575KW，由此计算出所需的无功补偿容量为718Kvar，远远大于设计的无功补偿容量。按照360Kvar进行无功补偿，其补偿后的功率因素只有0.67。
5 低压异步电机的无功补偿
对采用低压异步电机的泵站，一般会设置专用变压器，其无功补偿一般在低压侧进行。考虑到变压器的功率因数不仅与负荷的功率因数有关，而且会随负荷率的降低而下降。变压器满载运行，高压侧功率因数会比低压侧低3%~5%左右，因此低压侧无功补偿时应将功率因素补偿到0.9以上；变压器轻载运行，当负荷率小于0.6时，高压侧功率因数会显著下降，高压侧也需进行无功补偿。如以上泵站采用低压异步电机，变压器应选用2000KVA，正常情况下负荷率只有0.32。对负荷变化较大的泵站，应考虑采用二台以上的变压器。这已是另外的话题，本文不作讨论。
6 结论
对于多工况泵站负载率变化较大的异步电机，其无功补偿容量应根据不同工况时的功率和功率因素，计算所需的最大无功补偿容量，对有条件的应尽量采用高压电机。
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