淺析礦山電氣設備的無功補償方法及必要性

賈永軍

（西部礦業股份有限公司，青海 西寧 810000）

近年來，由于礦企用電設備日趨大型化，對電能的用量越來越多。如何確保供配電系統及電網的電能質量，降低無功損耗，是每個企業都面臨的問題。做好無功補償工作，對網絡減損、提高電能利用效率、降低電費支出有著重要意義。

1 礦山電氣設備的無功補償的配置原則

1.1 隨機補償

隨機補償一般用于低壓補償，將電容器與電機并聯并同時投入使用，來補償設備功率因數低，無功損耗大的問題。例如，一條供電線路長1km，線路電阻為0.36Ω/km，線路終端帶3臺45kW電機，Pe = 135kW，實用負荷為150 +j80，由于長期超載，在電動機上補償無功QC = 40kvar，補償后功率因數增加了0.12，補償前后線路的損耗和電動機的出力為：

1.1.1 線路上的損耗

補償前：

補償后：

1.1.2 電動機出力

補償前：

Pe= 135kW＜ 150kW，電動機處于超載運行。

補償后：

電動機運行正常，提高了電動機的出力。

1.2 隨器補償

隨器補償是對變壓器的低壓側進行補償。

1.3 低壓集中補償

采用裝設電容的方式來補償電感電流，做法是在供電母線上裝設一組較大容量的電容補償器，對母線接有的所有感性電器一并進行補償。

2 確定無功補償容量的一般方法

2.1 從提高功率因數需要確定補償容量

利用無功補償，使用戶達到經濟的功率因數，也就是用戶的節能效益和電能質量最佳，支付電費最少的狀態，通過下式可以計算出補償量。

QC—需要補償的容量；Pi—有功功率；—補償前功率因數；—補償后功率因數

2.2 從降低線損需要來確定補償容量

在礦山電氣設備的線路參數固定的條件下，其與通過導線的電流平方成正比。通過下式可計算出從線損方面考慮需要補償的容量。

QC—需要補償的容量；I1—補償前線路電流；—補償前功率因數；I2—補償后線路電流；—補償后功率因數

2.3 從提高運行電壓需要來確定補償容量

在網絡電壓正常的線路中，裝設補償電容時，網絡電壓的壓升不能越線，為了滿足這一約束條件，可以用下式求出補償容量。

式中，U1為電源電壓，U2為補償后線路電壓，X為線路電抗。

3 電氣設備的無功補償的必要性

3.1 降低系統的能耗

利用下式可以求得供配電系統線損。

ΔP%—線損減少的百分數；I1—補償前線路電流；I2—補償后線路電流；—補償前功率因數；—補償后功率因數

當功率因數從0.80～0.85提高到0.95時，可求得有功損耗將降低30%～45%。

3.2 改善電壓質量

我們以供電線路終端帶一臺用電設備來對補償情況進行說明，從下式可以得知：

ΔU—電壓損失；R—線路電阻；X—線路電抗；P—有功功率；Q—無功功率

這包含了兩部分損失，其中PR/ Ue是輸送有功負荷P產生的，QX/Ue是輸送無功負荷Q產生的。

配電線路：X=(2～4)R，△U大部分為輸送無功負荷Q產生的。

變壓器 ：X=(5～10)R， QX/Ue=(5～10) PR/ Ue， 若減少無功功率Q，則有利于線路末端電壓的穩定，有利于大電動機的起動，無功補償能改善電壓質量。

4 結語

在礦山供電系統中，無功補償是一項投資少，收效快的節能措施。通過有效的無功功率補償，可以改善系統靜態及暫態穩定性，增加線路輸電能力；增強系統阻尼，抑制低頻振蕩。