1 前言
电动机无功就地补偿是一项重要的节能措施，低压异步电动机的就地补偿技术以三机一泵（风机、空气压缩机、球磨机和水泵）为重点，在我国已较为广泛地推广应用，并取得良好节能效果和经济效益，是实施国家标准GB／T12497－1990《三相异步电动机经济运行》，推动节能工作的一项重要措施。高压电动机的额定容量较大，年运行小时数较多，如实施无功就地补偿，则节能效果更为显著，但就国内目前情况来看，还处于刚起步阶段，方兴未艾。为此，对高压异步电动机的无功功率就地补偿问题进行调研分析和研究，实属十分必要。这项新技术的进一步推广应用，必将获得显著的经济效益。
2 应用状况量化分析
国家标准GB／T12497－1990《三相异步电动机经济运行》第5．1条对电动机，额定电压的选择规定：单台容量在200kW以下时，选用低压异步电动机；容量在200～355kW之间，如条件许可，宜选用高压异步电动机；容量在355kW以上时必需选用高压异步电动机。高压异步电动机价格高，控制设备昂贵，但效率和功率因数较高，低压异步电动机及控制设备的价格便宜，但损耗较大，电能利用率低。国产Y系列6kV三相异步电动机的容量为220～2000kW，因此高压就地补偿装置亦在上述范围内相应加以考虑。
为了从实际出发进行量化分析，我们调查了现场中实际使用的229组高压无功就地补偿装置，其结果量化分析如下：
（1）229组高压就地补偿装置中6kV电压等级的80组占35％，10kW电压等级的149组占65％。
（2）按使用高压就地补偿装置的行业分：用于自来水公司及引水工程泵站154组占67％，水泥企业25组占11％，钢铁企业11组占5％，造纸企业5组占2％，化工企业4组占1．7％，采矿企业3组占1．3％，其它27组占12％。
（3）按高压就地补偿装置的单组容量分：75～700kvar的226组，其中以100、150、200、250、300kvar五个容量等级使用为广泛，共占总共229组的72．6％。非标的大容量组3组，其中：1200kvar的一组，1400kvar的2组。各不同单组容量的组数及所占比例，见表1。
3 电气接线和结构特点
用于无功就地补偿的高压并联电容器装置的结构十分简单，其电气接线如所示，为了节约柜体的空间，尽量选用带内部放电电阻的三相并联电容器，由于补偿装置与电动机绕组直接相连接，以电动机绕组作为切断后的放电装置，不需另行附装放电线圈。用户可根据装设地点的条件，选择所需的配套设备。在被调查的229组补偿装置中，有84组带1％～13％的串联电抗器L，占总组数的36．7％。小容量的干式电抗器可装于补偿箱内，油浸式串联电抗器则装于箱外。附装氧化锌避雷器的补偿装置有71组，占总组数的31％。附装电流互感器和电流表的补偿装置有87组，占总组数的38％。就地补偿装置也可以根据实际需要，同时选择两种或三种的上述配套设备。
某公司带串联电抗器的就地补偿箱内部结构断面图如所示，其外形尺寸见表2。
就是补偿装置和电动机之间不再装设开关设备，为了显示其运行状态，均装有高压带电显示装置，其显示器和电流表装于相面。
4 补偿容量的选择
国家标准GB50052-1995《供配电系统设计规范》第5.0.10条规定：“接在电动机控制设备侧电容器的额定电流，不应超过电动机励磁电流的0.9倍，其馈电线截面和过电流保护装置的整定值，应按电动机一电容器组的电流确定。”上述规定与IEC标准831的规定相一致，其原因是为了防止当电动机切断电源后，尚未停止转动的过程中，由于电容器产生的自激磁造成的过电压，使电机受到损坏。
选择就地补偿装置容量QC的计算公式有二。
（1）按电动机的空载电流选择
式中：QC—补偿容量，kvar；
U—电动机额定电压，kV；
I0—电动机空载电流，A
（2）按电动机补偿前后的功率因数选择
式中：P—电动机的额定功率，kW；
cosΦ1—补偿前的功率因数；
cosΦ2—补偿后的功率因数
两种计算方法取得的QC值结果往往并不一致，如按第二种方法算出的QC值小于种方法的计算结果，则以第二种方法计算结果为准，如第二种方法算出的QC值大于种方法的计算结果时，以种计算方法算出的结果为准，补偿率KB＝QC／P。
对Y系列6kV三相异步电动机的补偿容量和补偿率的推荐值亦可从表3中查得。 表3中的QC值是按公式（2）取cosΦ2＝0．95时计算出来的，为了充分利用制造厂现成规格的产品，QC增减±2kvar对补偿结果影响不大。另外，表3中查得的数值仍应与公式（1）计算所得的QC值相比较，如大于公式（1）计算结果时，仍以公式（1）的计算值为准。对YR系列异步电动机亦可用表3进行QC值的选择，作为参考。
KB值与电动机容量的关系：
电动机容量越大，其功率因数越高，则tanΦ1值越小，KB值也越小。例如6kV 4级的220kW电动机QC＝90kvar，KB＝0．41而2000kW电动机QC＝500kvar，KB＝0．25。
KB值与电动机转速的关系：
极数越高则补偿率越高，以6kV500kW电动机为例，4极时QC＝170kvar，KB＝0．34；6极时QC＝200kvar，KB＝0．4；8极时QC＝250kvar，KB＝0．50；10极时QC＝270kvar，KB＝0．54；12极时QC＝290kavr，KB＝0．58。
5 高压无功就地补偿的经济效益
高压电动机无功就地补偿的经济效益主要有以下四个方面：（1）由于提高功率因数减少的电费支出；（2）由于无功电流分量的减少，降低了电能传输的损耗；（3）有利于充分利用供电设备的容量，减少用电贴费的支出；（4）减少了电能传输产生的电压损失。其中以第1、2项为主。有关补偿设备的投资回收期，与年利用小时有关，对经常处于运行状态的水泵类设备来讲，就地补偿设备的投资回收期一般为0．5～1年左右，举两个实例加以说明：
（1）上海某水厂三泵站，装有6kV、630kW、8极异步电动机4台，每台装设250kvar的就地补偿电容器装置，装设后功率因数由0．8上升到0．946，电流值由48A下降为40．7A，每小时可节电58．8kW·h，每年节电5．08×105 kW·h，节约电费约14万元。
（2）温州某水厂泵站，装有6kV、1000kW、10极异步电动机4台，每台装设400kvar的就地补偿电容装置，装设后功率因数由0．823上升到0．957，电流值由50．9A下降为32．1A，补偿后每小时可节电73．6kW·h，每年节电6．35×105 kW·h，节约电费约18万元。
6 防止自激磁和谐振的措施
（1）防止自激磁的措施
采用电容器就地补偿的电动机，切断电源后，电动机仍会在惯性作用下继续转动一段时间，此时电容器的放电电流成为激磁电流，可使电动机的磁场因自激磁而产生电压，电动机即运行于发电状态，可能导致对电机及电容器绝缘的损坏，防止的措施是：补偿设备的容性电流值应不大于电动机空载电流值的90％。
（2）防止产生谐振的措施
防止产生谐振的条件是：如（3）式中所示的n值为整数时，电容器将在n次谐波下产生谐振，必须加以避免。
式中：Sk—电容器安装处的短路容量，MVA；
QC—补偿电容器的容量，Mvar。
参考文献：
［1］ 国家标准GB／T12497－1990三相异步电动机经济运行［S］．
［2］ 国家标准GB50052－1995供配电系统设计规范［S］．