淺談煤礦供電線路提高功率因數(shù)的途徑

【摘 要】本文淺談煤礦供電線路提高功率因數(shù)的途徑。

【關(guān)鍵詞】煤礦供電線路；功率因數(shù)

由干煤礦是井下生產(chǎn)一般距地面幾十至幾百米深處，特別是老礦區(qū)，采掘工作面離井底車場(chǎng)距離遠(yuǎn)，供電距離長(zhǎng)。如何安全用電、節(jié)約用電、提高線路的功率因數(shù)是安全用電、節(jié)約用電的一種重要途徑。

1.煤礦供電線路現(xiàn)狀

煤礦生產(chǎn)的負(fù)荷70%在井下，其供電過程：由地面變電所向地面絞車、主扇、選煤運(yùn)輸、壓風(fēng)等設(shè)備及井下中央變電所供電，井下中央變電所向各采區(qū)變電所供電，采變向各采、掘、運(yùn)、電氣供電。礦區(qū)地面變電所裝設(shè)電容器組，提高線路功率因數(shù)，這種提高線路功率因數(shù)的方法，管理集中、操作方便，但在礦區(qū)同一有功負(fù)荷分量的情況下，只是把礦區(qū)各感性支路與總供電線路的電源間的無功電流振蕩變?yōu)榕c地面變電所的電容器間無功電流間振蕩而己，它提高的是向礦區(qū)供電的（地面變電所）上一級(jí)供電線路的功率因數(shù)，地面變電所以下各感性支路的功率因數(shù)并未提高，用電質(zhì)量未改變。由于礦區(qū)負(fù)荷90%左右都是感性負(fù)載，各支路功率因數(shù)過低，存在以下危害：

（1）各支路變壓器的容量不能充分利用。在變壓器視在功率S一定條件下，由有功率P=S·COS□哪中知：功率因數(shù)COS□較小，變壓器所提供的有功功率P較小，無功功率Q=√S2-P2較大。

（2）各支線路的功率損失較大。由流過輸電線路的總電流1=I有/COS□中知，當(dāng)線路的電壓和祖?zhèn)冉湄?fù)荷不變時(shí)，電流的有功分量就是一個(gè)常數(shù)。因此，功率因數(shù)越小，輸電線路總電流必然增加，輸電線路功率損耗△P=31.R大大增加，（R為一相輸電線阻）。

（3）各支輸電線路的電壓損失也較大。功率因數(shù)低時(shí)，在輸送同樣有功電流的情況下，流過輸電線的實(shí)際電流較大，使變壓器、配電線路電壓損失也大，造成用電器端電壓下降，使用電設(shè)備，尤其對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和起動(dòng)帶來不良后果。

2.高線路功率因數(shù)原則和方法

（1）正確選擇與合理地使用電動(dòng)機(jī)，使其經(jīng)常在滿載或接近滿載的情況下運(yùn)行。由圖1知：電動(dòng)機(jī)的效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速與負(fù)載的關(guān)系曲線可看出：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載逐漸增大時(shí)，功率因數(shù)也逐漸增大。

（2）對(duì)干輕負(fù)載的異步電動(dòng)機(jī)，可降低電壓運(yùn)行。對(duì)于負(fù)載率經(jīng)常小于35%一40%的異步電動(dòng)機(jī)，可采用電動(dòng)機(jī)外部或內(nèi)部改接線的方法實(shí)現(xiàn)降壓運(yùn)行。

（3）采用有補(bǔ)償線路電容電流的開關(guān)控制異步電機(jī)。

（4）合理地調(diào)節(jié)負(fù)荷，避免變壓器空載和輕載運(yùn)行。對(duì)負(fù)荷率小于30%的變壓器用適當(dāng)?shù)男∪萘康淖儔浩鬟M(jìn)行替換。

（5）采用同容量的同步電動(dòng)機(jī)代替異步電動(dòng)機(jī)，使同步電動(dòng)機(jī)在過勵(lì)磁條件下運(yùn)行，利用其容性電流來補(bǔ)償電網(wǎng)中的感性電流。

（6）可用鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的地方，應(yīng)盡最不用繞線型異步電動(dòng)機(jī)，因同容量、同轉(zhuǎn)數(shù)鼠籠型異步電動(dòng)掃嶸線異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)高5%，效率高3%左右。

（7）提高電動(dòng)機(jī)和變壓器的檢修質(zhì)量。

電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的高低常常與繞組每相線圈的匝數(shù)、接線方法、空氣隙大小有關(guān)。變壓器硅鋼片間應(yīng)有良好的絕緣，鐵芯迭片間隙不能太大，對(duì)于多根導(dǎo)線并繞的變壓器應(yīng)注意換位，使并聯(lián)導(dǎo)線之間不產(chǎn)生平衡電流及由它引起的附加損耗.以變電所集中補(bǔ)償為輔是指：在各具體電氣單元補(bǔ)償電容電流后，整個(gè)礦區(qū)功率因數(shù)還需提高狀態(tài)下，變電所裝設(shè)電容器提高總線路的功率因數(shù)。方法如下：

采用電容器組提高功率因數(shù)。①單相電路并聯(lián)電容的補(bǔ)償經(jīng)計(jì)算可得，②三相電路并聯(lián)電容的補(bǔ)償，因三相電路是由三個(gè)單相電路構(gòu)成的，因此把式（1）中的各參數(shù)換面三相電路相應(yīng)的參數(shù)即可。③在電容器容量己定的情況下，每相所需電容器的個(gè)數(shù)n=N/3，取接近干而大于此值的整數(shù)。④三相電路補(bǔ)償電容器的張路原理：電容器分三相安裝，其接線洲股采用三角形，因三角形接法為采用星形接線時(shí)的容量的3倍。如果電容器的額定電壓低于電網(wǎng)電壓時(shí)，應(yīng)作星形連接。

3.結(jié)語

在煤礦供電系統(tǒng)中，提高供電系統(tǒng)是最末端負(fù)荷功率因數(shù)，是節(jié)約電能、提高供電質(zhì)量的最有效的一種方法。視具體電器、采用不同的方法對(duì)無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，是安全用電、節(jié)約用電的一種有效途徑。