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      礦井供電系統(tǒng)無功補償?shù)膽?yīng)用研究

      2014-12-24 23:23:39白文明
      科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2014年30期

      白文明

      摘 要:該文介紹了礦井供電系統(tǒng)無功補償?shù)闹匾?,通過無功功率補償?shù)脑砑盁o功補償容量的確定,通過對電容補償方式介紹,礦山供電系統(tǒng)可以根據(jù)實際需要,選用合理的電容容量補償?shù)V井供電系無功功率,可提高功率因數(shù),提高設(shè)備出力,降低無功功率損耗和電能損失。

      關(guān)鍵詞:無功功率補償 ?電容補償 ?煤礦供電

      中圖分類號:TD611.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)10(c)-0024-01

      在中國,2/3的能源消耗來自煤炭。隨著煤炭開采量的不斷增加,安全問題日益突出,重、特大事故時有發(fā)生,礦井供電系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)的生命線,地位非常重要。在煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)過程中,礦井供電系統(tǒng)功率因數(shù)低,無功功率的存在造成有功損耗增大,供電網(wǎng)路功率因數(shù)的高低直接影響煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及供電網(wǎng)路的安全運行。

      隨著礦井供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜,,當(dāng)系統(tǒng)受到較大的干擾,就可能導(dǎo)致在電壓穩(wěn)定的薄弱點引起電壓崩潰。合理的無功功率補償選擇以能有效地保護(hù)系統(tǒng)的電壓水平,提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性,避免大量的無功功率的遠(yuǎn)距離傳輸,從而減少有功功率損耗,降低電力成本。

      1 礦井供電系統(tǒng)的無功功率補償?shù)脑?/p>

      當(dāng)?shù)V井供電系統(tǒng)出現(xiàn)正弦波波形的電壓,同時出現(xiàn)同相位的電流與電壓時,該文中電阻性設(shè)備如帶鎮(zhèn)流器的日光燈、交流接觸器等的功率公式為:P=U×I。

      電感性電氣設(shè)備如電動機和變壓器等,此時所消耗的能量不能有效的轉(zhuǎn)化為有功功率,被稱之為無功功率Q。此時電流滯后電壓一個角度φ。視在功率S就等于:

      無功功率公式:

      此時功率因數(shù):

      無功功率在傳輸?shù)倪^程中會加重礦井供電系統(tǒng)的負(fù)荷,最終導(dǎo)致此供電系統(tǒng)損耗不斷增加,同時使得礦井供電系統(tǒng)的電壓降低?;诖朔N原因,我們需要采取就近和就地補償?shù)拇胧﹣硐@種影響。并聯(lián)電容器可補償或平衡電氣設(shè)備的感性無功功率。當(dāng)容性無功功率等于感性無功功率時,礦井供電系統(tǒng)只傳輸有功功率P。國家根椐一定的科學(xué)統(tǒng)計,作出的相關(guān)規(guī)定中,指出高壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上,低壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.85以上。

      如果此時電容器功率為,則設(shè)R為線路電阻,△P1為原線路損耗,△P2為功率因素提高后線路損耗,則線路損耗減少:

      × ? ?(1)

      比原來損失的百分?jǐn)?shù)為:

      ×× ? ?(2)

      其中:

      ,補償后由于功率因素提高,>,為了分析方便,可認(rèn)為≈。

      將代入(2)可知:

      ××

      由此可以看出,礦井供電系統(tǒng)的有功功率不隨無功功率的改變而改變。但是如果系統(tǒng)中的無功功率降低時,礦井供電系統(tǒng)的線路損耗會降低,相應(yīng)的電流也會下降。不難看出,當(dāng)功率因素從0.8提高到0.85有功損耗降低了9%左右,當(dāng)功率因素從0.85提高到0.9的時候,功率損耗降低了10%左右。

      2 按電容補償率確定補償容量

      在礦井供電系統(tǒng)中,可以根據(jù)礦井供電系統(tǒng)的負(fù)荷情況和國家相關(guān)規(guī)定的要求確定補償后所需達(dá)到的功率因數(shù)值,然后計算電容器的安裝容量:

      ×

      ×式中:

      為礦井供電系統(tǒng)電容器的安裝容量,為礦井供電系統(tǒng)的有功功率, 為礦井供電系統(tǒng)補償前的功率因數(shù)角,為礦井供電系統(tǒng)補償前的功率因數(shù),為礦井供電系統(tǒng)補償后的功率因數(shù)角,為礦井供電系統(tǒng)補償后的功率因數(shù)。

      3 礦山供電電網(wǎng)無功補償?shù)姆绞?/p>

      當(dāng)?shù)V井供電系統(tǒng)進(jìn)行無功補償電容器的安裝時候,可采取集中,分散或個別補償?shù)绕渌问健?/p>

      (1)集中補償。

      集中補償是將電容器組是集中安裝在變電站的二次側(cè)母線上,這種補償方法,安裝方便,運行穩(wěn)定性比較高效率高,但電氣設(shè)備連續(xù)運轉(zhuǎn)或輕負(fù)載運行時候,可導(dǎo)致過度補償,從而使工作電壓的增加,電壓質(zhì)量惡化。

      (2)分散補償。

      分散補償電容器組分組安裝在每個變電所配電室的出線上,在低壓電網(wǎng)內(nèi)部形成分散補償群體,這種補償方法比較靈活,在礦井供電系統(tǒng)的補償方式上,由于其易于控制,靈活方便等因素,現(xiàn)有的礦井供電系統(tǒng)多選擇分散補償方式。

      (3)個人補償。

      個別補償是針對個別電氣設(shè)備的運行,進(jìn)行單獨補償?shù)姆椒?,通過將電容器直接連接到同一電路單個電氣設(shè)備,使用相同的開關(guān)控制,同時調(diào)試或斷開,這種補償方法的效果是最好的,最直接的,可以實現(xiàn)在原地?zé)o功電流的平衡,同時也避免了過度補償空載,在礦井供電系統(tǒng)中可以對連采機等大型設(shè)備,進(jìn)行采用個別補償形式。

      4 結(jié)語

      綜上所述,合理選擇電容容量以此來補償供電系統(tǒng)無功功率,不但能夠降低無功功率和電能的損耗,還能提高功率因數(shù),進(jìn)而改善礦井供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 萇群方,付小鵬,周少秋.礦井供電系統(tǒng)無功補償探討[J].中州煤炭,2007(4):28-29.

      [2] 馬守峰.淺析礦井供電系統(tǒng)中的無功補償方法[J].機電信息,2011(36):130-131.

      [3] 李宏生.礦井電力系統(tǒng)無功功率補償技術(shù)的應(yīng)用研究[D].北京:華北電力大學(xué),2011.

      [4] 劉文蔚.煤礦井下供電系統(tǒng)動態(tài)無功補償技術(shù)研究[J].煤礦現(xiàn)代化,2010(4):83-84.

      摘 要:該文介紹了礦井供電系統(tǒng)無功補償?shù)闹匾裕ㄟ^無功功率補償?shù)脑砑盁o功補償容量的確定,通過對電容補償方式介紹,礦山供電系統(tǒng)可以根據(jù)實際需要,選用合理的電容容量補償?shù)V井供電系無功功率,可提高功率因數(shù),提高設(shè)備出力,降低無功功率損耗和電能損失。

      關(guān)鍵詞:無功功率補償 ?電容補償 ?煤礦供電

      中圖分類號:TD611.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)10(c)-0024-01

      在中國,2/3的能源消耗來自煤炭。隨著煤炭開采量的不斷增加,安全問題日益突出,重、特大事故時有發(fā)生,礦井供電系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)的生命線,地位非常重要。在煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)過程中,礦井供電系統(tǒng)功率因數(shù)低,無功功率的存在造成有功損耗增大,供電網(wǎng)路功率因數(shù)的高低直接影響煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及供電網(wǎng)路的安全運行。

      隨著礦井供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜,,當(dāng)系統(tǒng)受到較大的干擾,就可能導(dǎo)致在電壓穩(wěn)定的薄弱點引起電壓崩潰。合理的無功功率補償選擇以能有效地保護(hù)系統(tǒng)的電壓水平,提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性,避免大量的無功功率的遠(yuǎn)距離傳輸,從而減少有功功率損耗,降低電力成本。

      1 礦井供電系統(tǒng)的無功功率補償?shù)脑?/p>

      當(dāng)?shù)V井供電系統(tǒng)出現(xiàn)正弦波波形的電壓,同時出現(xiàn)同相位的電流與電壓時,該文中電阻性設(shè)備如帶鎮(zhèn)流器的日光燈、交流接觸器等的功率公式為:P=U×I。

      電感性電氣設(shè)備如電動機和變壓器等,此時所消耗的能量不能有效的轉(zhuǎn)化為有功功率,被稱之為無功功率Q。此時電流滯后電壓一個角度φ。視在功率S就等于:

      無功功率公式:

      此時功率因數(shù):

      無功功率在傳輸?shù)倪^程中會加重礦井供電系統(tǒng)的負(fù)荷,最終導(dǎo)致此供電系統(tǒng)損耗不斷增加,同時使得礦井供電系統(tǒng)的電壓降低?;诖朔N原因,我們需要采取就近和就地補償?shù)拇胧﹣硐@種影響。并聯(lián)電容器可補償或平衡電氣設(shè)備的感性無功功率。當(dāng)容性無功功率等于感性無功功率時,礦井供電系統(tǒng)只傳輸有功功率P。國家根椐一定的科學(xué)統(tǒng)計,作出的相關(guān)規(guī)定中,指出高壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上,低壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.85以上。

      如果此時電容器功率為,則設(shè)R為線路電阻,△P1為原線路損耗,△P2為功率因素提高后線路損耗,則線路損耗減少:

      × ? ?(1)

      比原來損失的百分?jǐn)?shù)為:

      ×× ? ?(2)

      其中:

      ,補償后由于功率因素提高,>,為了分析方便,可認(rèn)為≈。

      將代入(2)可知:

      ××

      由此可以看出,礦井供電系統(tǒng)的有功功率不隨無功功率的改變而改變。但是如果系統(tǒng)中的無功功率降低時,礦井供電系統(tǒng)的線路損耗會降低,相應(yīng)的電流也會下降。不難看出,當(dāng)功率因素從0.8提高到0.85有功損耗降低了9%左右,當(dāng)功率因素從0.85提高到0.9的時候,功率損耗降低了10%左右。

      2 按電容補償率確定補償容量

      在礦井供電系統(tǒng)中,可以根據(jù)礦井供電系統(tǒng)的負(fù)荷情況和國家相關(guān)規(guī)定的要求確定補償后所需達(dá)到的功率因數(shù)值,然后計算電容器的安裝容量:

      ×

      ×式中:

      為礦井供電系統(tǒng)電容器的安裝容量,為礦井供電系統(tǒng)的有功功率, 為礦井供電系統(tǒng)補償前的功率因數(shù)角,為礦井供電系統(tǒng)補償前的功率因數(shù),為礦井供電系統(tǒng)補償后的功率因數(shù)角,為礦井供電系統(tǒng)補償后的功率因數(shù)。

      3 礦山供電電網(wǎng)無功補償?shù)姆绞?/p>

      當(dāng)?shù)V井供電系統(tǒng)進(jìn)行無功補償電容器的安裝時候,可采取集中,分散或個別補償?shù)绕渌问健?/p>

      (1)集中補償。

      集中補償是將電容器組是集中安裝在變電站的二次側(cè)母線上,這種補償方法,安裝方便,運行穩(wěn)定性比較高效率高,但電氣設(shè)備連續(xù)運轉(zhuǎn)或輕負(fù)載運行時候,可導(dǎo)致過度補償,從而使工作電壓的增加,電壓質(zhì)量惡化。

      (2)分散補償。

      分散補償電容器組分組安裝在每個變電所配電室的出線上,在低壓電網(wǎng)內(nèi)部形成分散補償群體,這種補償方法比較靈活,在礦井供電系統(tǒng)的補償方式上,由于其易于控制,靈活方便等因素,現(xiàn)有的礦井供電系統(tǒng)多選擇分散補償方式。

      (3)個人補償。

      個別補償是針對個別電氣設(shè)備的運行,進(jìn)行單獨補償?shù)姆椒?,通過將電容器直接連接到同一電路單個電氣設(shè)備,使用相同的開關(guān)控制,同時調(diào)試或斷開,這種補償方法的效果是最好的,最直接的,可以實現(xiàn)在原地?zé)o功電流的平衡,同時也避免了過度補償空載,在礦井供電系統(tǒng)中可以對連采機等大型設(shè)備,進(jìn)行采用個別補償形式。

      4 結(jié)語

      綜上所述,合理選擇電容容量以此來補償供電系統(tǒng)無功功率,不但能夠降低無功功率和電能的損耗,還能提高功率因數(shù),進(jìn)而改善礦井供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 萇群方,付小鵬,周少秋.礦井供電系統(tǒng)無功補償探討[J].中州煤炭,2007(4):28-29.

      [2] 馬守峰.淺析礦井供電系統(tǒng)中的無功補償方法[J].機電信息,2011(36):130-131.

      [3] 李宏生.礦井電力系統(tǒng)無功功率補償技術(shù)的應(yīng)用研究[D].北京:華北電力大學(xué),2011.

      [4] 劉文蔚.煤礦井下供電系統(tǒng)動態(tài)無功補償技術(shù)研究[J].煤礦現(xiàn)代化,2010(4):83-84.

      摘 要:該文介紹了礦井供電系統(tǒng)無功補償?shù)闹匾裕ㄟ^無功功率補償?shù)脑砑盁o功補償容量的確定,通過對電容補償方式介紹,礦山供電系統(tǒng)可以根據(jù)實際需要,選用合理的電容容量補償?shù)V井供電系無功功率,可提高功率因數(shù),提高設(shè)備出力,降低無功功率損耗和電能損失。

      關(guān)鍵詞:無功功率補償 ?電容補償 ?煤礦供電

      中圖分類號:TD611.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)10(c)-0024-01

      在中國,2/3的能源消耗來自煤炭。隨著煤炭開采量的不斷增加,安全問題日益突出,重、特大事故時有發(fā)生,礦井供電系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)的生命線,地位非常重要。在煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)過程中,礦井供電系統(tǒng)功率因數(shù)低,無功功率的存在造成有功損耗增大,供電網(wǎng)路功率因數(shù)的高低直接影響煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及供電網(wǎng)路的安全運行。

      隨著礦井供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜,,當(dāng)系統(tǒng)受到較大的干擾,就可能導(dǎo)致在電壓穩(wěn)定的薄弱點引起電壓崩潰。合理的無功功率補償選擇以能有效地保護(hù)系統(tǒng)的電壓水平,提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性,避免大量的無功功率的遠(yuǎn)距離傳輸,從而減少有功功率損耗,降低電力成本。

      1 礦井供電系統(tǒng)的無功功率補償?shù)脑?/p>

      當(dāng)?shù)V井供電系統(tǒng)出現(xiàn)正弦波波形的電壓,同時出現(xiàn)同相位的電流與電壓時,該文中電阻性設(shè)備如帶鎮(zhèn)流器的日光燈、交流接觸器等的功率公式為:P=U×I。

      電感性電氣設(shè)備如電動機和變壓器等,此時所消耗的能量不能有效的轉(zhuǎn)化為有功功率,被稱之為無功功率Q。此時電流滯后電壓一個角度φ。視在功率S就等于:

      無功功率公式:

      此時功率因數(shù):

      無功功率在傳輸?shù)倪^程中會加重礦井供電系統(tǒng)的負(fù)荷,最終導(dǎo)致此供電系統(tǒng)損耗不斷增加,同時使得礦井供電系統(tǒng)的電壓降低?;诖朔N原因,我們需要采取就近和就地補償?shù)拇胧﹣硐@種影響。并聯(lián)電容器可補償或平衡電氣設(shè)備的感性無功功率。當(dāng)容性無功功率等于感性無功功率時,礦井供電系統(tǒng)只傳輸有功功率P。國家根椐一定的科學(xué)統(tǒng)計,作出的相關(guān)規(guī)定中,指出高壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上,低壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.85以上。

      如果此時電容器功率為,則設(shè)R為線路電阻,△P1為原線路損耗,△P2為功率因素提高后線路損耗,則線路損耗減少:

      × ? ?(1)

      比原來損失的百分?jǐn)?shù)為:

      ×× ? ?(2)

      其中:

      ,補償后由于功率因素提高,>,為了分析方便,可認(rèn)為≈。

      將代入(2)可知:

      ××

      由此可以看出,礦井供電系統(tǒng)的有功功率不隨無功功率的改變而改變。但是如果系統(tǒng)中的無功功率降低時,礦井供電系統(tǒng)的線路損耗會降低,相應(yīng)的電流也會下降。不難看出,當(dāng)功率因素從0.8提高到0.85有功損耗降低了9%左右,當(dāng)功率因素從0.85提高到0.9的時候,功率損耗降低了10%左右。

      2 按電容補償率確定補償容量

      在礦井供電系統(tǒng)中,可以根據(jù)礦井供電系統(tǒng)的負(fù)荷情況和國家相關(guān)規(guī)定的要求確定補償后所需達(dá)到的功率因數(shù)值,然后計算電容器的安裝容量:

      ×

      ×式中:

      為礦井供電系統(tǒng)電容器的安裝容量,為礦井供電系統(tǒng)的有功功率, 為礦井供電系統(tǒng)補償前的功率因數(shù)角,為礦井供電系統(tǒng)補償前的功率因數(shù),為礦井供電系統(tǒng)補償后的功率因數(shù)角,為礦井供電系統(tǒng)補償后的功率因數(shù)。

      3 礦山供電電網(wǎng)無功補償?shù)姆绞?/p>

      當(dāng)?shù)V井供電系統(tǒng)進(jìn)行無功補償電容器的安裝時候,可采取集中,分散或個別補償?shù)绕渌问健?/p>

      (1)集中補償。

      集中補償是將電容器組是集中安裝在變電站的二次側(cè)母線上,這種補償方法,安裝方便,運行穩(wěn)定性比較高效率高,但電氣設(shè)備連續(xù)運轉(zhuǎn)或輕負(fù)載運行時候,可導(dǎo)致過度補償,從而使工作電壓的增加,電壓質(zhì)量惡化。

      (2)分散補償。

      分散補償電容器組分組安裝在每個變電所配電室的出線上,在低壓電網(wǎng)內(nèi)部形成分散補償群體,這種補償方法比較靈活,在礦井供電系統(tǒng)的補償方式上,由于其易于控制,靈活方便等因素,現(xiàn)有的礦井供電系統(tǒng)多選擇分散補償方式。

      (3)個人補償。

      個別補償是針對個別電氣設(shè)備的運行,進(jìn)行單獨補償?shù)姆椒?,通過將電容器直接連接到同一電路單個電氣設(shè)備,使用相同的開關(guān)控制,同時調(diào)試或斷開,這種補償方法的效果是最好的,最直接的,可以實現(xiàn)在原地?zé)o功電流的平衡,同時也避免了過度補償空載,在礦井供電系統(tǒng)中可以對連采機等大型設(shè)備,進(jìn)行采用個別補償形式。

      4 結(jié)語

      綜上所述,合理選擇電容容量以此來補償供電系統(tǒng)無功功率,不但能夠降低無功功率和電能的損耗,還能提高功率因數(shù),進(jìn)而改善礦井供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 萇群方,付小鵬,周少秋.礦井供電系統(tǒng)無功補償探討[J].中州煤炭,2007(4):28-29.

      [2] 馬守峰.淺析礦井供電系統(tǒng)中的無功補償方法[J].機電信息,2011(36):130-131.

      [3] 李宏生.礦井電力系統(tǒng)無功功率補償技術(shù)的應(yīng)用研究[D].北京:華北電力大學(xué),2011.

      [4] 劉文蔚.煤礦井下供電系統(tǒng)動態(tài)無功補償技術(shù)研究[J].煤礦現(xiàn)代化,2010(4):83-84.

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