礦山供電改善功率因數的探討

張武進

(淮北雙龍礦業有限責任公司,安徽淮北 235000)

礦山供電改善功率因數的探討

張武進

(淮北雙龍礦業有限責任公司,安徽淮北 235000)

在礦山供電系統中,絕大部分用電都具有電感特性,它們都需要從供電系統吸收無功功率,當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產生以下影響:降低發電設備和供電設備的利用率;增加輸電線路和發電機的功率損失;使線路電壓降增大,降低電能質量。

礦山供電;有功功率;無功功率;功率因數

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

功率因數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。它是一項重要的力能經濟指數,如上面所述的用電設備,它們的功率因數都比較低,滿負荷時約為0.7～0.85;輕載時在0.5以下,功率因數不高原因是由于電感性負載的存在,而電感性負載的功率因數之所以小于1,是由于負載本身需要一定的無功功率。按照供用電規則,高壓供電的工業企業的平均功率因數不小于0.95,其它單位不低于0.9。

在供電系統中,絕大部分用電都具有電感特性,它們都需要從供電系統吸收無功功率,當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產生以下影響:

1 降低發電設備和供電設備的利用率

發電機、變壓器額定容量,是根據額定電壓UN和額定電流IN設計的。額定電壓和額定電流的乘積,即為額定視在功率Sr=UNIN,它代表設備的額定容量,在數值上等于允許發出的最大功率。因為發電機在額定工作狀態下發出的有功功率為:PN=UNINcosφ

當負載的功率因數cosφ=1時,PN=NS,其容量得到充分利用;當負載的功率因數cosφ<1,而發電機的電壓和電流又不容許超過額定值,顯然,這時發電機所能發出的有功功率較小。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模越大,發電機發出的能量不能得到充分的利用,同時發電機配套的原動機及變壓器等設備也不能充分利用。

2 增加輸電線路和發電機的功率損失

當發電機的電壓U和輸出的有功功率 P一定時,電源I與功率因數成反比,而線路和發電機繞組上的功率損耗△P與cosφ的平方成反比,即 I=P/Ucosφ式中,r是發電機繞組和線路的電阻。

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,降低電能質量

由 I=P/Ucosφ可知,在 P、U一定時,功率因數越低,輸電線上輸送的電流就越大,在線路上產生的電壓降△V=I│z│也就越大,電能質量降低,特別在電網末端將會長期處于低壓運行狀態,影響負荷的正常工作,滿足不了用戶需求。為提高電壓,必須在系統中裝設調壓設備,如帶負荷調壓器等。

通過以上分析提高功率因數的方法,歸納有以下兩個途徑:

1.提高用電設備本身的功率因數(自然功率因數)

合理選擇和使用電氣設備,避免“大馬拉小車”現象,合理選擇電動機的容量,使電動機的容量與被拖動的機械負載配套。當電動機實際負荷比其額定容量低很多時,功率因數就會急劇下降。另外,也要有合理的調度,安排生產工藝流程,限制電氣設備空載運行。

2.用其它設備進行補償

礦山企業為了使功率因數達到規定值以上,一般都用并聯電容器的方法進行人工補償,電力電容器具有投資省、有功功率損失小、運行維護方便、故障范圍小等優點。通常是將電容器(設備在用戶載變電所中)并聯到電感性負載的電路中,利用感性負載的無功功率與電容的無功功率相互抵消補償的原理來提高功率因數;在電感性負載上并聯了電容器后,減少了電源與負載之間的能量互換,這時電感性負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在主要或完全發生在電感性負載與電容器之間,因而使發電機容量能得到充分地利用。

綜上所述,提高用戶的功率因數具有重大的經濟意義,所以國家獎勵企業用戶提高功率因數。在按兩部電價收費的基礎上,還規定了根據企業用戶的功率因數高低另加獎或懲的附加電費。提高負載的功率因數,既能減少線路的電能損失和電壓降,又能使原設備得到充分利用,從而提高供電質量,增加企業轉供電回收,對礦山企業的可持續發展有著重要的意義。

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

TD61

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1671-8275(2010)03-0061-01

2010-03-29

張武進(19812),男,安徽濉溪人,淮北雙龍礦業有限責任公司助工。

責任編輯:張彩云