選礦廠無功補(bǔ)償?shù)姆绞郊捌淙萘康挠?jì)算

海南礦業(yè)股份有限公司 海南省昌江縣 572700

摘要：提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，有利于礦山企業(yè)節(jié)能。文中討論了低壓電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)某Ｓ梅椒盁o功補(bǔ)償量的計(jì)算方法。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償方法；無功補(bǔ)償量計(jì)算

海南礦業(yè)200t/a選礦廠是新建選礦廠，動(dòng)力設(shè)備以異步電動(dòng)機(jī)為主，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)為0.85～0.88，其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要建立磁場(chǎng)，因此需要不斷從電源吸收和返回?zé)o功功率。電動(dòng)機(jī)電流中的無功分量流過電路的阻抗元件會(huì)產(chǎn)生電壓降低和電能損失，影響了電能質(zhì)量，增加了線損，浪費(fèi)了寶貴的能源。由于選礦廠使用電動(dòng)機(jī)的數(shù)量較多，由此帶來的損失是很大的，因此需對(duì)異步電動(dòng)機(jī)采用低壓補(bǔ)償無功功率補(bǔ)償，以提高功率因數(shù)、節(jié)約電能、減少運(yùn)行費(fèi)用、提高電能質(zhì)量。

1.目前常用的低壓無功補(bǔ)償方法

1.1就地補(bǔ)償。這種方法是就地補(bǔ)償用電設(shè)備（主要是電動(dòng)機(jī)）所消耗的無功功率，將電容器組直接裝設(shè)在用電設(shè)備旁邊，與用電設(shè)備的供電回路并聯(lián)，以提高用電系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而獲得明顯的降損效益。

就地補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí).無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也退出，因此不會(huì)造成無功倒送。具有占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。

缺點(diǎn)是：?jiǎn)蝹€(gè)補(bǔ)償費(fèi)用高一些。因?yàn)閹讉€(gè)小的電容器比單個(gè)大的電容器組貴一些。當(dāng)電容器接上時(shí)，局部電網(wǎng)的電壓升高。即為了降低電壓，在公共電網(wǎng)處于負(fù)載低谷（增加了電壓）時(shí)，應(yīng)能將電容器斷開。的確，高壓可能將極大的應(yīng)力加在設(shè)備上，使設(shè)備過早老化。如果可能，必須通過開關(guān)裝置將電容器與電網(wǎng)連接。另一個(gè)重要的缺點(diǎn)是，工業(yè)電網(wǎng)中電容器的放大會(huì)增加諧振的危險(xiǎn)。

1.2分散集中補(bǔ)償。分散集中補(bǔ)償是將電容器組按低壓配電網(wǎng)的無功負(fù)荷分布分組裝設(shè)在相應(yīng)的母線上，或者直接與低壓干線相聯(lián)接，形成低壓電網(wǎng)內(nèi)部的多組分散補(bǔ)償方式，適合負(fù)荷比較分散的補(bǔ)償場(chǎng)合。

分散集中補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：對(duì)負(fù)荷比較分散的電力用戶，有利于無功進(jìn)行分區(qū)控制，實(shí)現(xiàn)無功負(fù)荷就地平衡，減少配電網(wǎng)絡(luò)和配電變壓器中無功電流的損耗和電壓損失，使線損顯著降低；與單個(gè)設(shè)備補(bǔ)償相比，分段補(bǔ)償投資少。然而，應(yīng)事先知道負(fù)載曲線，以便正確的確定電容器組的容量，避免過補(bǔ)償?shù)奈ｋU(xiǎn)（當(dāng)供給的無功功率大于所需要時(shí)）。過補(bǔ)償會(huì)產(chǎn)生永久性的過電壓，使設(shè)備過早老化。電容器組有自己的開關(guān)裝置，這樣，在公共電網(wǎng)處于負(fù)載低谷時(shí)，即使相應(yīng)的功率消耗設(shè)備仍然與電網(wǎng)相連，也可容易的將電容器斷開。

分散補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)是功率消耗設(shè)備的供電電纜的尺寸必須能承載無功電流和有功電流。另外，應(yīng)采取一定的措施（如熔斷器，斷路器等）保護(hù)電容器。為了安全，需定期檢查電容器，在維修期間要使電容器放電（放電電阻），。

根據(jù)選礦工藝流程，選礦廠廠區(qū)可分為破碎段、磨選段、離心重選、精礦、尾礦泵站，電機(jī)分布就分布在各個(gè)工藝流程段上，且電源分別引自各個(gè)段的低壓配電室，針對(duì)電機(jī)分布特點(diǎn)，結(jié)合上述2種低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)、缺點(diǎn)，選礦廠低壓無功補(bǔ)償?shù)姆绞綉?yīng)為分散集中補(bǔ)償。

2.分散補(bǔ)償容量的計(jì)算及電容切換的控制方式

以選礦廠中細(xì)破段為例，統(tǒng)計(jì)得出的有功功率為2192kw，功率因數(shù)為0.8，為將功率因數(shù)提高高到0.95，需進(jìn)行無功補(bǔ)償。

首先，先確定無功補(bǔ)償量，其計(jì)算公式為：先QC=P（tan￠1一tan￠2）

式中：P 為有功功率，tan￠1為補(bǔ)償前功率因數(shù)角的正切值；tan￠2：為補(bǔ)償后將達(dá)到的功率因數(shù)角的正切值。

在生產(chǎn)過程中，破碎機(jī)等設(shè)備因?qū)嶋H生產(chǎn)的需要，進(jìn)行投入或停止部分設(shè)備，電力系統(tǒng)的有功功率是個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，無功功率也是動(dòng)態(tài)變量，需要投入的電容也隨時(shí)變化，把計(jì)算得出的電容分成五部分，這樣可根據(jù)實(shí)際需要投入電容量。無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置由智能無功補(bǔ)償控制器（JK）、智能低壓復(fù)合開關(guān)（FK）、并聯(lián)電容器（C）、電抗器（L）等組成，如下圖所示。

采樣的電壓、電流參數(shù)接入智能無功補(bǔ)償控制器，實(shí)時(shí)計(jì)算電力系統(tǒng)的無功功率、功率因數(shù)，根據(jù)相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置值（如投入門限、切除門限等）來發(fā)出12V的信號(hào)給復(fù)合開關(guān)，復(fù)合開關(guān)動(dòng)作后相應(yīng)的電容器就投入，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償電容器組的投切，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的無功補(bǔ)償。該控制器還可以對(duì)電容器投切的延時(shí)值和過電壓保護(hù)值進(jìn)行設(shè)置，避免電容器頻繁投切以及過電壓對(duì)電容器造成損害。

無功補(bǔ)償示意圖

3.結(jié)束語

無功功率補(bǔ)償非常重要，相信隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，控制手段的不斷更新以及人們節(jié)能意識(shí)的不斷加強(qiáng)，無功補(bǔ)償應(yīng)用更加廣泛；無功補(bǔ)償原理雖簡(jiǎn)單，但是在實(shí)際電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用哪種補(bǔ)償方法、補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)如何確定、補(bǔ)償容量如何計(jì)算，是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。

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