礦井供電系統無功補償的應用研究

白文明

摘 要：該文介紹了礦井供電系統無功補償的重要性，通過無功功率補償的原理及無功補償容量的確定，通過對電容補償方式介紹，礦山供電系統可以根據實際需要，選用合理的電容容量補償礦井供電系無功功率，可提高功率因數，提高設備出力，降低無功功率損耗和電能損失。

關鍵詞：無功功率補償 ?電容補償 ?煤礦供電

中圖分類號：TD611.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0024-01

在中國，2/3的能源消耗來自煤炭。隨著煤炭開采量的不斷增加，安全問題日益突出，重、特大事故時有發生，礦井供電系統是礦井生產的生命線，地位非常重要。在煤礦企業安全生產過程中，礦井供電系統功率因數低，無功功率的存在造成有功損耗增大，供電網路功率因數的高低直接影響煤礦企業的經濟效益及供電網路的安全運行。

隨著礦井供電系統的結構日趨復雜，，當系統受到較大的干擾，就可能導致在電壓穩定的薄弱點引起電壓崩潰。合理的無功功率補償選擇以能有效地保護系統的電壓水平，提高系統的電壓穩定性，避免大量的無功功率的遠距離傳輸，從而減少有功功率損耗，降低電力成本。

1 礦井供電系統的無功功率補償的原理

當礦井供電系統出現正弦波波形的電壓，同時出現同相位的電流與電壓時，該文中電阻性設備如帶鎮流器的日光燈、交流接觸器等的功率公式為：P=U×I。

電感性電氣設備如電動機和變壓器等，此時所消耗的能量不能有效的轉化為有功功率，被稱之為無功功率Q。此時電流滯后電壓一個角度φ。視在功率S就等于：

無功功率公式：

此時功率因數：

無功功率在傳輸的過程中會加重礦井供電系統的負荷，最終導致此供電系統損耗不斷增加，同時使得礦井供電系統的電壓降低。基于此種原因，我們需要采取就近和就地補償的措施來消除這種影響。并聯電容器可補償或平衡電氣設備的感性無功功率。當容性無功功率等于感性無功功率時，礦井供電系統只傳輸有功功率P。國家根椐一定的科學統計，作出的相關規定中，指出高壓用戶的功率因數應達到0.9以上，低壓用戶的功率因數應達到0.85以上。

如果此時電容器功率為，則設R為線路電阻，△P1為原線路損耗，△P2為功率因素提高后線路損耗，則線路損耗減少：

× ? ?（1）

比原來損失的百分數為：

×× ? ?（2）

其中：

，補償后由于功率因素提高，>，為了分析方便，可認為≈。

將代入（2）可知：

××

由此可以看出，礦井供電系統的有功功率不隨無功功率的改變而改變。但是如果系統中的無功功率降低時，礦井供電系統的線路損耗會降低，相應的電流也會下降。不難看出，當功率因素從0.8提高到0.85有功損耗降低了9%左右，當功率因素從0.85提高到0.9的時候，功率損耗降低了10%左右。

2 按電容補償率確定補償容量

在礦井供電系統中，可以根據礦井供電系統的負荷情況和國家相關規定的要求確定補償后所需達到的功率因數值，然后計算電容器的安裝容量：

×

×式中：

為礦井供電系統電容器的安裝容量，為礦井供電系統的有功功率， 為礦井供電系統補償前的功率因數角，為礦井供電系統補償前的功率因數，為礦井供電系統補償后的功率因數角，為礦井供電系統補償后的功率因數。

3 礦山供電電網無功補償的方式

當礦井供電系統進行無功補償電容器的安裝時候，可采取集中，分散或個別補償等其他形式。

（1）集中補償。

集中補償是將電容器組是集中安裝在變電站的二次側母線上，這種補償方法，安裝方便，運行穩定性比較高效率高，但電氣設備連續運轉或輕負載運行時候，可導致過度補償，從而使工作電壓的增加，電壓質量惡化。

（2）分散補償。

分散補償電容器組分組安裝在每個變電所配電室的出線上，在低壓電網內部形成分散補償群體，這種補償方法比較靈活，在礦井供電系統的補償方式上，由于其易于控制，靈活方便等因素，現有的礦井供電系統多選擇分散補償方式。

（3）個人補償。

個別補償是針對個別電氣設備的運行，進行單獨補償的方法，通過將電容器直接連接到同一電路單個電氣設備，使用相同的開關控制，同時調試或斷開，這種補償方法的效果是最好的，最直接的，可以實現在原地無功電流的平衡，同時也避免了過度補償空載，在礦井供電系統中可以對連采機等大型設備，進行采用個別補償形式。

4 結語

綜上所述，合理選擇電容容量以此來補償供電系統無功功率，不但能夠降低無功功率和電能的損耗，還能提高功率因數，進而改善礦井供電系統的供電質量。

參考文獻

[1] 萇群方，付小鵬，周少秋.礦井供電系統無功補償探討[J].中州煤炭，2007（4）：28-29.

[2] 馬守峰.淺析礦井供電系統中的無功補償方法[J].機電信息，2011（36）：130-131.

[3] 李宏生.礦井電力系統無功功率補償技術的應用研究[D].北京：華北電力大學，2011.

[4] 劉文蔚.煤礦井下供電系統動態無功補償技術研究[J].煤礦現代化，2010（4）：83-84.

摘 要：該文介紹了礦井供電系統無功補償的重要性，通過無功功率補償的原理及無功補償容量的確定，通過對電容補償方式介紹，礦山供電系統可以根據實際需要，選用合理的電容容量補償礦井供電系無功功率，可提高功率因數，提高設備出力，降低無功功率損耗和電能損失。

關鍵詞：無功功率補償 ?電容補償 ?煤礦供電

中圖分類號：TD611.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0024-01

在中國，2/3的能源消耗來自煤炭。隨著煤炭開采量的不斷增加，安全問題日益突出，重、特大事故時有發生，礦井供電系統是礦井生產的生命線，地位非常重要。在煤礦企業安全生產過程中，礦井供電系統功率因數低，無功功率的存在造成有功損耗增大，供電網路功率因數的高低直接影響煤礦企業的經濟效益及供電網路的安全運行。

隨著礦井供電系統的結構日趨復雜，，當系統受到較大的干擾，就可能導致在電壓穩定的薄弱點引起電壓崩潰。合理的無功功率補償選擇以能有效地保護系統的電壓水平，提高系統的電壓穩定性，避免大量的無功功率的遠距離傳輸，從而減少有功功率損耗，降低電力成本。

1 礦井供電系統的無功功率補償的原理

當礦井供電系統出現正弦波波形的電壓，同時出現同相位的電流與電壓時，該文中電阻性設備如帶鎮流器的日光燈、交流接觸器等的功率公式為：P=U×I。

電感性電氣設備如電動機和變壓器等，此時所消耗的能量不能有效的轉化為有功功率，被稱之為無功功率Q。此時電流滯后電壓一個角度φ。視在功率S就等于：

無功功率公式：

此時功率因數：

無功功率在傳輸的過程中會加重礦井供電系統的負荷，最終導致此供電系統損耗不斷增加，同時使得礦井供電系統的電壓降低。基于此種原因，我們需要采取就近和就地補償的措施來消除這種影響。并聯電容器可補償或平衡電氣設備的感性無功功率。當容性無功功率等于感性無功功率時，礦井供電系統只傳輸有功功率P。國家根椐一定的科學統計，作出的相關規定中，指出高壓用戶的功率因數應達到0.9以上，低壓用戶的功率因數應達到0.85以上。

如果此時電容器功率為，則設R為線路電阻，△P1為原線路損耗，△P2為功率因素提高后線路損耗，則線路損耗減少：

× ? ?（1）

比原來損失的百分數為：

×× ? ?（2）

其中：

，補償后由于功率因素提高，>，為了分析方便，可認為≈。

將代入（2）可知：

××

由此可以看出，礦井供電系統的有功功率不隨無功功率的改變而改變。但是如果系統中的無功功率降低時，礦井供電系統的線路損耗會降低，相應的電流也會下降。不難看出，當功率因素從0.8提高到0.85有功損耗降低了9%左右，當功率因素從0.85提高到0.9的時候，功率損耗降低了10%左右。

2 按電容補償率確定補償容量

在礦井供電系統中，可以根據礦井供電系統的負荷情況和國家相關規定的要求確定補償后所需達到的功率因數值，然后計算電容器的安裝容量：

×

×式中：

為礦井供電系統電容器的安裝容量，為礦井供電系統的有功功率， 為礦井供電系統補償前的功率因數角，為礦井供電系統補償前的功率因數，為礦井供電系統補償后的功率因數角，為礦井供電系統補償后的功率因數。

3 礦山供電電網無功補償的方式

當礦井供電系統進行無功補償電容器的安裝時候，可采取集中，分散或個別補償等其他形式。

（1）集中補償。

集中補償是將電容器組是集中安裝在變電站的二次側母線上，這種補償方法，安裝方便，運行穩定性比較高效率高，但電氣設備連續運轉或輕負載運行時候，可導致過度補償，從而使工作電壓的增加，電壓質量惡化。

（2）分散補償。

分散補償電容器組分組安裝在每個變電所配電室的出線上，在低壓電網內部形成分散補償群體，這種補償方法比較靈活，在礦井供電系統的補償方式上，由于其易于控制，靈活方便等因素，現有的礦井供電系統多選擇分散補償方式。

（3）個人補償。

個別補償是針對個別電氣設備的運行，進行單獨補償的方法，通過將電容器直接連接到同一電路單個電氣設備，使用相同的開關控制，同時調試或斷開，這種補償方法的效果是最好的，最直接的，可以實現在原地無功電流的平衡，同時也避免了過度補償空載，在礦井供電系統中可以對連采機等大型設備，進行采用個別補償形式。

4 結語

綜上所述，合理選擇電容容量以此來補償供電系統無功功率，不但能夠降低無功功率和電能的損耗，還能提高功率因數，進而改善礦井供電系統的供電質量。

參考文獻

[1] 萇群方，付小鵬，周少秋.礦井供電系統無功補償探討[J].中州煤炭，2007（4）：28-29.

[2] 馬守峰.淺析礦井供電系統中的無功補償方法[J].機電信息，2011（36）：130-131.

[3] 李宏生.礦井電力系統無功功率補償技術的應用研究[D].北京：華北電力大學，2011.

[4] 劉文蔚.煤礦井下供電系統動態無功補償技術研究[J].煤礦現代化，2010（4）：83-84.

摘 要：該文介紹了礦井供電系統無功補償的重要性，通過無功功率補償的原理及無功補償容量的確定，通過對電容補償方式介紹，礦山供電系統可以根據實際需要，選用合理的電容容量補償礦井供電系無功功率，可提高功率因數，提高設備出力，降低無功功率損耗和電能損失。

關鍵詞：無功功率補償 ?電容補償 ?煤礦供電

中圖分類號：TD611.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0024-01

在中國，2/3的能源消耗來自煤炭。隨著煤炭開采量的不斷增加，安全問題日益突出，重、特大事故時有發生，礦井供電系統是礦井生產的生命線，地位非常重要。在煤礦企業安全生產過程中，礦井供電系統功率因數低，無功功率的存在造成有功損耗增大，供電網路功率因數的高低直接影響煤礦企業的經濟效益及供電網路的安全運行。

隨著礦井供電系統的結構日趨復雜，，當系統受到較大的干擾，就可能導致在電壓穩定的薄弱點引起電壓崩潰。合理的無功功率補償選擇以能有效地保護系統的電壓水平，提高系統的電壓穩定性，避免大量的無功功率的遠距離傳輸，從而減少有功功率損耗，降低電力成本。

1 礦井供電系統的無功功率補償的原理

當礦井供電系統出現正弦波波形的電壓，同時出現同相位的電流與電壓時，該文中電阻性設備如帶鎮流器的日光燈、交流接觸器等的功率公式為：P=U×I。

電感性電氣設備如電動機和變壓器等，此時所消耗的能量不能有效的轉化為有功功率，被稱之為無功功率Q。此時電流滯后電壓一個角度φ。視在功率S就等于：

無功功率公式：

此時功率因數：

無功功率在傳輸的過程中會加重礦井供電系統的負荷，最終導致此供電系統損耗不斷增加，同時使得礦井供電系統的電壓降低。基于此種原因，我們需要采取就近和就地補償的措施來消除這種影響。并聯電容器可補償或平衡電氣設備的感性無功功率。當容性無功功率等于感性無功功率時，礦井供電系統只傳輸有功功率P。國家根椐一定的科學統計，作出的相關規定中，指出高壓用戶的功率因數應達到0.9以上，低壓用戶的功率因數應達到0.85以上。

如果此時電容器功率為，則設R為線路電阻，△P1為原線路損耗，△P2為功率因素提高后線路損耗，則線路損耗減少：

× ? ?（1）

比原來損失的百分數為：

×× ? ?（2）

其中：

，補償后由于功率因素提高，>，為了分析方便，可認為≈。

將代入（2）可知：

××

由此可以看出，礦井供電系統的有功功率不隨無功功率的改變而改變。但是如果系統中的無功功率降低時，礦井供電系統的線路損耗會降低，相應的電流也會下降。不難看出，當功率因素從0.8提高到0.85有功損耗降低了9%左右，當功率因素從0.85提高到0.9的時候，功率損耗降低了10%左右。

2 按電容補償率確定補償容量

在礦井供電系統中，可以根據礦井供電系統的負荷情況和國家相關規定的要求確定補償后所需達到的功率因數值，然后計算電容器的安裝容量：

×

×式中：

為礦井供電系統電容器的安裝容量，為礦井供電系統的有功功率， 為礦井供電系統補償前的功率因數角，為礦井供電系統補償前的功率因數，為礦井供電系統補償后的功率因數角，為礦井供電系統補償后的功率因數。

3 礦山供電電網無功補償的方式

當礦井供電系統進行無功補償電容器的安裝時候，可采取集中，分散或個別補償等其他形式。

（1）集中補償。

集中補償是將電容器組是集中安裝在變電站的二次側母線上，這種補償方法，安裝方便，運行穩定性比較高效率高，但電氣設備連續運轉或輕負載運行時候，可導致過度補償，從而使工作電壓的增加，電壓質量惡化。

（2）分散補償。

分散補償電容器組分組安裝在每個變電所配電室的出線上，在低壓電網內部形成分散補償群體，這種補償方法比較靈活，在礦井供電系統的補償方式上，由于其易于控制，靈活方便等因素，現有的礦井供電系統多選擇分散補償方式。

（3）個人補償。

個別補償是針對個別電氣設備的運行，進行單獨補償的方法，通過將電容器直接連接到同一電路單個電氣設備，使用相同的開關控制，同時調試或斷開，這種補償方法的效果是最好的，最直接的，可以實現在原地無功電流的平衡，同時也避免了過度補償空載，在礦井供電系統中可以對連采機等大型設備，進行采用個別補償形式。

4 結語

綜上所述，合理選擇電容容量以此來補償供電系統無功功率，不但能夠降低無功功率和電能的損耗，還能提高功率因數，進而改善礦井供電系統的供電質量。

參考文獻

[1] 萇群方，付小鵬，周少秋.礦井供電系統無功補償探討[J].中州煤炭，2007（4）：28-29.

[2] 馬守峰.淺析礦井供電系統中的無功補償方法[J].機電信息，2011（36）：130-131.

[3] 李宏生.礦井電力系統無功功率補償技術的應用研究[D].北京：華北電力大學，2011.

[4] 劉文蔚.煤礦井下供電系統動態無功補償技術研究[J].煤礦現代化，2010（4）：83-84.