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        煤礦企業(yè)自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置應(yīng)用分析

        2011-08-15 00:52:53周青松
        科技傳播 2011年17期
        關(guān)鍵詞:功率因數(shù)電費(fèi)電能

        周青松

        山東裕隆礦業(yè)集團(tuán)裕隆富祥煤礦,山東曲阜 273100

        0 引言

        在向用電負(fù)荷供電過程中,電力網(wǎng)要負(fù)擔(dān)用電負(fù)荷的有功功率P,還要負(fù)擔(dān)負(fù)荷的無功功率Q,有功功率、無功功率和視在功率之間存在如下關(guān)系,S=(P2+Q2)1/2,其中P/S=COSφ,COSφ即稱為電力網(wǎng)的功率因數(shù),功率因數(shù)越高,說明電力網(wǎng)的利用率越高,在電力網(wǎng)中安裝無功補(bǔ)償裝置可提高功率因數(shù),達(dá)到節(jié)約資源,節(jié)約電能的目的,既有直接經(jīng)濟(jì)效益,又有社會(huì)效益,尤其對于煤礦企業(yè),在生產(chǎn)過程中大部分負(fù)荷為三相異步電動(dòng)機(jī),屬感性負(fù)荷,且為了提高設(shè)備的可靠性,電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)選型時(shí)裕度系數(shù)較大,造成電動(dòng)機(jī)負(fù)荷率較低,一般在50%左右,必然造成功率因數(shù)偏低。

        1 無功補(bǔ)償?shù)脑?/h2>

        電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分,一是有功功率,二是無功功率.直接消耗電能,把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能、熱能、化學(xué)能、光能等,利用這些能作功,這部分功率稱為有功功率;不消耗電能,只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能,這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件,并且這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換,這部分功率稱為無功功率,如電磁元件建立磁場占用的電能,電容器建立電場所占的電能。電流在電感元件中作功時(shí),電流超前于電壓90℃,而電流在電容元件中作功時(shí),電流滯后電壓90℃。在同一電路中,電感電流與電容電流方向相反,互差180℃。如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件,使兩者的電流相互抵消,使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小,從而提高電能作功的能力,這就是無功補(bǔ)償?shù)幕驹?

        2 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x

        1)補(bǔ)償無功功率,可以增加電網(wǎng)中有功功率所占比例;

        2)減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量,減少投資,例如當(dāng)功率因數(shù)cosφ=0.8增加到cosφ=0.95時(shí),裝1Kvar電容器可節(jié)省設(shè)計(jì)容量0.52Kvar;反之,增加0.52Kvar,對原有設(shè)備而言,相當(dāng)于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量;

        3)降低線損,由公式△P%=(1-cosφ1/cosφ0)X100%得出,其中cosφ1為補(bǔ)償后的功率因數(shù),cosφ0為補(bǔ)償前的功率因數(shù),則cosφ1>cosφ0,△P%為線損率,因功率因數(shù)提高后,線路的無功電流減少,自然帶來線損的減少,經(jīng)計(jì)算可知,當(dāng)功率因數(shù)從0.70~0.85提高到0.95時(shí),有功損耗將降低20%~45%。所以提高功率因數(shù)后,線損率也下降了.減少設(shè)計(jì)容量,減少投資,增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例,以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益.所以,功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo);

        4)節(jié)省電費(fèi)開支:無功補(bǔ)償提高功率因數(shù)對企業(yè)的直接經(jīng)濟(jì)效益是明顯的,因?yàn)閲译妰r(jià)制度中,從合理利用有限電能出發(fā),對不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達(dá)到的不同數(shù)值,低于規(guī)定的數(shù)值,需要多收電費(fèi),高于規(guī)定數(shù)值,可相應(yīng)地減少電費(fèi);

        5)提高設(shè)備的利用率。對于原有供電設(shè)備來講,在同樣有功功率下,因功率因數(shù)的提高,負(fù)荷電流減少,因此向負(fù)荷傳送功率所經(jīng)過的變壓器、開關(guān)和導(dǎo)線等供配電設(shè)備都增加了功率儲(chǔ)備,從而滿足了負(fù)荷增長的需要;如果原網(wǎng)絡(luò)已趨于過載,由于功率因數(shù)的提高,輸送無功電流的減少,使系統(tǒng)不致于過載運(yùn)行,從而發(fā)揮原有設(shè)備的潛力。

        3 煤礦企業(yè)無功補(bǔ)償應(yīng)用

        煤礦用電屬于大工業(yè)用電,其電費(fèi)由基本電費(fèi)、電度電費(fèi)、力率調(diào)整電費(fèi)三部分組成,基本電費(fèi)按用戶變壓器安裝容量計(jì)算,電度電費(fèi)按用戶所消耗的電量計(jì)算,力率調(diào)整電費(fèi)則根據(jù)用戶力率水平的高低減收或增收的電費(fèi),力率水平即指用戶功率因數(shù)的高低。

        裕隆富祥煤礦當(dāng)?shù)毓╇姴块T設(shè)定的功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為0.9,力率調(diào)整電費(fèi)計(jì)算辦法如下:高于0.9時(shí)減收電費(fèi),額度為:當(dāng)月電費(fèi)總額*(cosφ-0.9)/0.01*0.15%,低于0.9時(shí)增收電費(fèi),額度為:當(dāng)月電費(fèi)總額*(0.9-cosφ)/0.01*0.5%。

        裕隆富祥煤礦每月電費(fèi)在35萬元~40萬元,未投用無功補(bǔ)償前,功率因數(shù)在0.65~0.7之間,每月增收電費(fèi)2.5萬元~3萬元。

        在地面變電所安裝了動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置后,功率因數(shù)控制在0.95左右,不但取消了增收電費(fèi)項(xiàng)目,每月還減收電費(fèi)2 000元~3 000元,年直接經(jīng)濟(jì)效益在35萬元以上,一年即可收回?zé)o功補(bǔ)償裝置投資。

        裕隆富祥煤礦供電方式為高壓10kV直接入井,采用了就地補(bǔ)償?shù)姆绞?,根?jù)生產(chǎn)實(shí)際在地面變電所10kV母線段安裝了DS5型高壓無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置兩套,每個(gè)回路各1套,總補(bǔ)償容量為900kvar,分兩組不等容,第一組300kvar,第二組600kvar,采用專用投切開關(guān)對電容進(jìn)行投切,每組配6%的串聯(lián)電抗器用于抑制合閘涌流和防止電容器組與電網(wǎng)發(fā)生并聯(lián)諧振,采用DSK5020控制器進(jìn)行控制,達(dá)到如下功能:根據(jù)功率因數(shù)、無功需求量、電壓高低依據(jù)“先投先切”的原則自動(dòng)循環(huán)投切電容,當(dāng)某組電容出現(xiàn)故障時(shí),可自動(dòng)切除該組電容器并閉鎖,不影響整套裝置的正常投切,功率因數(shù)、無功需求量、電壓參數(shù)可以設(shè)置,根據(jù)設(shè)置的參數(shù)裝置自動(dòng)運(yùn)行,減少了人為干預(yù),提高了裝置運(yùn)行的可靠性。

        4 結(jié)論

        無功補(bǔ)償方式有多種,以上僅就高壓集中補(bǔ)償方式進(jìn)行了探討,還有就地補(bǔ)償、分散補(bǔ)償?shù)榷喾N方式,企業(yè)采用哪種補(bǔ)償方式要根據(jù)企業(yè)供電系統(tǒng)自身的特點(diǎn),依據(jù)最佳的效果、最高的投資回報(bào)率,同時(shí)兼顧系統(tǒng)的安全性進(jìn)行確定。

        [1]朱密科.煤礦供電技術(shù)[M].煤炭工業(yè)出版社,2007,8.

        [2]靳龍章,丁毓山.電網(wǎng)無功補(bǔ)償實(shí)用技術(shù)[M].中國水利水電出版社,1997,8.

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