選礦廠無功補償的方式及其容量的計算

海南礦業股份有限公司 海南省昌江縣 572700

摘要：提高電力系統的功率因數，有利于礦山企業節能。文中討論了低壓電網無功補償的常用方法及無功補償量的計算方法。

關鍵詞：無功補償方法；無功補償量計算

海南礦業200t/a選礦廠是新建選礦廠，動力設備以異步電動機為主，電動機的功率因數為0.85～0.88，其運轉時需要建立磁場，因此需要不斷從電源吸收和返回無功功率。電動機電流中的無功分量流過電路的阻抗元件會產生電壓降低和電能損失，影響了電能質量，增加了線損，浪費了寶貴的能源。由于選礦廠使用電動機的數量較多，由此帶來的損失是很大的，因此需對異步電動機采用低壓補償無功功率補償，以提高功率因數、節約電能、減少運行費用、提高電能質量。

1.目前常用的低壓無功補償方法

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

就地補償的優點是：用電設備運行時.無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，因此不會造成無功倒送。具有占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優點。

缺點是：單個補償費用高一些。因為幾個小的電容器比單個大的電容器組貴一些。當電容器接上時，局部電網的電壓升高。即為了降低電壓，在公共電網處于負載低谷（增加了電壓）時，應能將電容器斷開。的確，高壓可能將極大的應力加在設備上，使設備過早老化。如果可能，必須通過開關裝置將電容器與電網連接。另一個重要的缺點是，工業電網中電容器的放大會增加諧振的危險。

1.2分散集中補償。分散集中補償是將電容器組按低壓配電網的無功負荷分布分組裝設在相應的母線上，或者直接與低壓干線相聯接，形成低壓電網內部的多組分散補償方式，適合負荷比較分散的補償場合。

分散集中補償的優點：對負荷比較分散的電力用戶，有利于無功進行分區控制，實現無功負荷就地平衡，減少配電網絡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；與單個設備補償相比，分段補償投資少。然而，應事先知道負載曲線，以便正確的確定電容器組的容量，避免過補償的危險（當供給的無功功率大于所需要時）。過補償會產生永久性的過電壓，使設備過早老化。電容器組有自己的開關裝置，這樣，在公共電網處于負載低谷時，即使相應的功率消耗設備仍然與電網相連，也可容易的將電容器斷開。

分散補償的缺點是功率消耗設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，應采取一定的措施（如熔斷器，斷路器等）保護電容器。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），。

根據選礦工藝流程，選礦廠廠區可分為破碎段、磨選段、離心重選、精礦、尾礦泵站，電機分布就分布在各個工藝流程段上，且電源分別引自各個段的低壓配電室，針對電機分布特點，結合上述2種低壓補償的優、缺點，選礦廠低壓無功補償的方式應為分散集中補償。

2.分散補償容量的計算及電容切換的控制方式

以選礦廠中細破段為例，統計得出的有功功率為2192kw，功率因數為0.8，為將功率因數提高高到0.95，需進行無功補償。

首先，先確定無功補償量，其計算公式為：先QC=P（tan￠1一tan￠2）

式中：P 為有功功率，tan￠1為補償前功率因數角的正切值；tan￠2：為補償后將達到的功率因數角的正切值。

在生產過程中，破碎機等設備因實際生產的需要，進行投入或停止部分設備，電力系統的有功功率是個動態變化的過程，無功功率也是動態變量，需要投入的電容也隨時變化，把計算得出的電容分成五部分，這樣可根據實際需要投入電容量。無功動態補償裝置由智能無功補償控制器（JK）、智能低壓復合開關（FK）、并聯電容器（C）、電抗器（L）等組成，如下圖所示。

采樣的電壓、電流參數接入智能無功補償控制器，實時計算電力系統的無功功率、功率因數，根據相應的參數設置值（如投入門限、切除門限等）來發出12V的信號給復合開關，復合開關動作后相應的電容器就投入，實現補償電容器組的投切，實現對電網的無功補償。該控制器還可以對電容器投切的延時值和過電壓保護值進行設置，避免電容器頻繁投切以及過電壓對電容器造成損害。

無功補償示意圖

3.結束語

無功功率補償非常重要，相信隨著電力電子技術的不斷發展，控制手段的不斷更新以及人們節能意識的不斷加強，無功補償應用更加廣泛；無功補償原理雖簡單，但是在實際電力系統設計中，采用哪種補償方法、補償地點如何確定、補償容量如何計算，是一個比較復雜的問題。

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