礦山供電改善功率因數(shù)的探討

張武進(jìn)

(淮北雙龍礦業(yè)有限責(zé)任公司,安徽淮北 235000)

礦山供電改善功率因數(shù)的探討

張武進(jìn)

(淮北雙龍礦業(yè)有限責(zé)任公司,安徽淮北 235000)

在礦山供電系統(tǒng)中,絕大部分用電都具有電感特性,它們都需要從供電系統(tǒng)吸收無功功率,當(dāng)有功功率需要保持恒定,無功功率需要量地增大將對供電系統(tǒng)產(chǎn)生以下影響:降低發(fā)電設(shè)備和供電設(shè)備的利用率;增加輸電線路和發(fā)電機(jī)的功率損失;使線路電壓降增大,降低電能質(zhì)量。

礦山供電;有功功率;無功功率;功率因數(shù)

由于礦山企業(yè)采用大量的感應(yīng)電動機(jī)和變壓器等用電設(shè)備(如帶鎮(zhèn)流器的日光燈、交流接觸器等),供電系統(tǒng)除供給有功功率外還需供給大量無功功率,使發(fā)電和輸配電設(shè)備的能力不能充分利用,為此,必須提高用戶的功率因數(shù),減少對電源系統(tǒng)的無功需求量。

功率因數(shù)就是在交流電量中有功功率與視在功率之比值,用λ表示,即:λ=p/s=cosφ。它是一項(xiàng)重要的力能經(jīng)濟(jì)指數(shù),如上面所述的用電設(shè)備,它們的功率因數(shù)都比較低,滿負(fù)荷時(shí)約為0.7～0.85;輕載時(shí)在0.5以下,功率因數(shù)不高原因是由于電感性負(fù)載的存在,而電感性負(fù)載的功率因數(shù)之所以小于1,是由于負(fù)載本身需要一定的無功功率。按照供用電規(guī)則,高壓供電的工業(yè)企業(yè)的平均功率因數(shù)不小于0.95,其它單位不低于0.9。

在供電系統(tǒng)中,絕大部分用電都具有電感特性,它們都需要從供電系統(tǒng)吸收無功功率,當(dāng)有功功率需要保持恒定,無功功率需要量地增大將對供電系統(tǒng)產(chǎn)生以下影響:

1 降低發(fā)電設(shè)備和供電設(shè)備的利用率

發(fā)電機(jī)、變壓器額定容量,是根據(jù)額定電壓UN和額定電流IN設(shè)計(jì)的。額定電壓和額定電流的乘積,即為額定視在功率Sr=UNIN,它代表設(shè)備的額定容量,在數(shù)值上等于允許發(fā)出的最大功率。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)在額定工作狀態(tài)下發(fā)出的有功功率為:PN=UNINcosφ

當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)cosφ=1時(shí),PN=NS,其容量得到充分利用;當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)cosφ<1,而發(fā)電機(jī)的電壓和電流又不容許超過額定值,顯然,這時(shí)發(fā)電機(jī)所能發(fā)出的有功功率較小。而無功功率則較大,無功功率越大,電路與電源之間能量交換的規(guī)模越大,發(fā)電機(jī)發(fā)出的能量不能得到充分的利用,同時(shí)發(fā)電機(jī)配套的原動機(jī)及變壓器等設(shè)備也不能充分利用。

2 增加輸電線路和發(fā)電機(jī)的功率損失

當(dāng)發(fā)電機(jī)的電壓U和輸出的有功功率 P一定時(shí),電源I與功率因數(shù)成反比,而線路和發(fā)電機(jī)繞組上的功率損耗△P與cosφ的平方成反比,即 I=P/Ucosφ式中,r是發(fā)電機(jī)繞組和線路的電阻。

在 P、U一定的情況下,cosφ越低,電流 I就越大,電流流過輸電導(dǎo)線,在輸電線路上引起的功率損耗越大,就意味輸電線路傳輸電能的效率越低。

3 使線路電壓降增大,降低電能質(zhì)量

由 I=P/Ucosφ可知,在 P、U一定時(shí),功率因數(shù)越低,輸電線上輸送的電流就越大,在線路上產(chǎn)生的電壓降△V=I│z│也就越大,電能質(zhì)量降低,特別在電網(wǎng)末端將會長期處于低壓運(yùn)行狀態(tài),影響負(fù)荷的正常工作,滿足不了用戶需求。為提高電壓,必須在系統(tǒng)中裝設(shè)調(diào)壓設(shè)備,如帶負(fù)荷調(diào)壓器等。

通過以上分析提高功率因數(shù)的方法,歸納有以下兩個(gè)途徑:

1.提高用電設(shè)備本身的功率因數(shù)(自然功率因數(shù))

合理選擇和使用電氣設(shè)備,避免“大馬拉小車”現(xiàn)象,合理選擇電動機(jī)的容量,使電動機(jī)的容量與被拖動的機(jī)械負(fù)載配套。當(dāng)電動機(jī)實(shí)際負(fù)荷比其額定容量低很多時(shí),功率因數(shù)就會急劇下降。另外,也要有合理的調(diào)度,安排生產(chǎn)工藝流程,限制電氣設(shè)備空載運(yùn)行。

2.用其它設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償

礦山企業(yè)為了使功率因數(shù)達(dá)到規(guī)定值以上,一般都用并聯(lián)電容器的方法進(jìn)行人工補(bǔ)償,電力電容器具有投資省、有功功率損失小、運(yùn)行維護(hù)方便、故障范圍小等優(yōu)點(diǎn)。通常是將電容器(設(shè)備在用戶載變電所中)并聯(lián)到電感性負(fù)載的電路中,利用感性負(fù)載的無功功率與電容的無功功率相互抵消補(bǔ)償?shù)脑韥硖岣吖β室驍?shù);在電感性負(fù)載上并聯(lián)了電容器后,減少了電源與負(fù)載之間的能量互換,這時(shí)電感性負(fù)載所需的無功功率大部分或全部都是就地供給(由電容器供給),就是說能量的交換現(xiàn)在主要或完全發(fā)生在電感性負(fù)載與電容器之間,因而使發(fā)電機(jī)容量能得到充分地利用。

綜上所述,提高用戶的功率因數(shù)具有重大的經(jīng)濟(jì)意義,所以國家獎(jiǎng)勵(lì)企業(yè)用戶提高功率因數(shù)。在按兩部電價(jià)收費(fèi)的基礎(chǔ)上,還規(guī)定了根據(jù)企業(yè)用戶的功率因數(shù)高低另加獎(jiǎng)或懲的附加電費(fèi)。提高負(fù)載的功率因數(shù),既能減少線路的電能損失和電壓降,又能使原設(shè)備得到充分利用,從而提高供電質(zhì)量,增加企業(yè)轉(zhuǎn)供電回收,對礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

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[3] 吳曉.XG-A型自動跟蹤補(bǔ)償裝置的開發(fā)與研制[J].電工技術(shù),2002(2).

TD61

A

1671-8275(2010)03-0061-01

2010-03-29

張武進(jìn)(19812),男,安徽濉溪人,淮北雙龍礦業(yè)有限責(zé)任公司助工。

責(zé)任編輯:張彩云