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浅谈无功补偿在工业上应用
发布时间:2014-6-16  浏览次数:480

  电力系统中的电压与系统中无功功率的状况密切相关,电力系统中的变化,特别是无功功率的变化,会使电力线路和变压器的电压损耗发生变化,并引起各节点电压的变化,随着电力系统装机容量的日益递增,而网路建设明显的滞后,使 10KV 以下配电网路的损耗逐步增大。

  无功补偿是 10KV 配电网路升压降损的有效条件,与其它措施(如,改造配电网路结够、更换高损耗变压器、增大导线截面、缩短供电半径等)相比,无功补偿投资最少并且效果比较显著,并能短时间收回成本(一年左右)。

  当前就电力而言,无功补偿的方法主要有以下几种;

  1 、高压电网集中补偿,

  2 、低压电网就地补偿,

  3 、调节同步电机的励磁补偿。而应用上述补偿方法,是满足供电部门对企业功率因数的要求,而很少考虑如何减少企业内部的电能损耗,因此它们都存在了如下的优缺点:

  1 )投资少,即便满足了电业局对功率因数的要求,而企业内部大量的高压配电线路,各车间变电所的配电变压器和低压配电线路都没有得到补偿,而大部分有功电能变为变损和线损消耗。

  2 )采用低压集中补偿虽然投资少,在满足电业局对功率因数要求的同时也可以补偿一部分线损与变损,但是电容器不能随着负荷的变动即时投切,有时能造成部分线路过补偿(功率因数 COS Φ> 1 )反而对电网照成冲击,同时大量的低压电网仍旧未能得到彻底的补偿。

  3 )采用调节同步电机的励磁补偿,虽然不用增加无功补偿器,在设备运行中就可以对线路进行补偿,而且也能随着设备的开停而即时投切,但是目前企业的同步机数量有限,如果把所有的异步电机更换为同步电机不但一次性投资巨大,而且有些设备根本不实用。

  目前根据生产发展的需求,几乎所有企业,针对企业的要求采用电容器就地补偿的方法来满足电业局对企业功率因数的要求,同时也改善了企业降低线路损耗,增加电网的传输能力,改善供电质量,减少电费支出等问题。同时电容器投资少见效快,下面根据钼业公司现有情况进行一下简短分析。

  公司目前供电线路,供电变压器,以及所有动力设备大部分是 70~~80 年代的淘汰产品,其线路变压器损耗大,设备效率低损耗大,这样就出现因供电质量而产生设备不能多台运转,电流升高使设备烧毁率增高,线路各种损耗大而使设备机械效率低并且连带着企业的功率因数低,目前还没有达到电业局对企业功率因数的要求( COS Φ≥ 0.9 )如果要解决此问题有两种方法,一更换所有的供电线路、变压器及动力设备,但这样不仅投资大,涉及面广而且对生产和安全都带来很多不必要的麻烦,二是增加无功补偿,此种方法也很多,如上所述各有优缺点,根据实际情况,我建议采用无功电容器高压集中补偿,低压就地补偿,这样高压集中补偿再投资很少的情况下就能满足电业局对功率因数的要求,低压就地补偿是根据设备的工作环境等因素,对个别设备进行补偿。并安装在设备的负荷侧,随着设备的开停而投切,在保证了设备高效率的运行的前提下也解决了产生过补偿的问题。下面对此种方法进行分析。

  1 、降低线路损失、改善电压质量

  因为不论什么材质的导体都有一定的电阻 R ,当电流 I 通过电阻 R 时就产生一定的功率损失△ P 。△ P=3I 2 R × 10 -3 KW 。式中 I-- 流过线路电流,因为线路经过电容器补偿后升高电压降低了电流,这样功率损失就降低,如新井六中段,终端电压为 350V 左右,满足不了设备的需求,除非更换原先 70mm 2 电缆为 120mm 2 电缆,而经过补偿后线路终端电压能达到 410V 左右。

  2 、减少设备容量、提高设备利用率

  因为设备的容量一定,正增加了无功补偿,提高了功率因数,而设备所做的有用功为 S=P × COS Φ。 S-- 有用功, P 是一定的, S 随着 COS Φ的变化而变化,这样同样的设备同样的时间所做的功却大不相同。

  3 、减少了电费的支出。

  电费的减少包括两个方面,一是因为线路损耗降低而节省电费,二是由于功率因数提高节省费用。线路损耗减低消耗在线路上的电量减少, K= Δ P × h , K 为电量。而功率因数的增加减少电费的支出,如 2 )所示:功率因数的提高所做的有用功增加,如一台 30KW 电机,补偿前功率因数为 0.75 左右,补偿后功率因数为 0.9 以上,做同样功同样时间可节省电费为 30 ×( 0.9 - 0.75 )× 1 × 0.475 = 2.14 元。

  综上所述,对各单位补偿提出以下建议。

  1 、为满足电业局对企业功率因数要求补偿容量为选厂 72Kvar 高压电容器,坑口为 180Kvar 高压电容器。

  2 、为节电提高效率补偿容量为选厂

  1 )每一泵站安装一台 20Kvar 低压电容器

  2 )浮选 10 × 11KW 电机安装一台 40Kvar 低压电容器

  3 )浮选 10 × 15KW 电机安装一台 60Kvar 低压电容器

  4 )二段球磨安装一台 40Kvar 低压电容器

  5 )砂泵安装一台 20Kvar 低压电容器

  6 )圆磨安装一台 40Kvar 低压电容器

  3) 新井

  1 )六中段水泵房 275KW 电机安装一台 110Kvar 低压电容器

  2 )七八九中段线路终端各安装一台 20Kvar 低压电容器

  3 )十中段水泵房 180KW 电机各安装一台 80Kvar 低压电容器

  4 、一次性投资与回报

  1 )上述电容器一次性投资需花费 490 × 65 = 31850 元

  2 )电容器一年可节省费用

  ①泵站四台 55KW 电机一年可节省费用

  55 ×( 0.9-0.87 )× 20 × 25 × 12 × 0.47 × 4 = 18612 元

  ②浮选一年可节省费用

  260 ×( 0.9-0.87 )× 20 × 25 × 12 × 0.47 = 21996 元

  ③二段球磨一年可节省费用

  80 ×( 0.9-0.87 )× 20 × 25 × 12 × 0.47 = 6768 元

  ④砂泵一年可节省费用

  55 ×( 0.9-0.87 )× 20 × 25 × 12 × 0.47 = 4683 元

  ⑤六中段水泵房一年可节省费用

  275 ×( 0.9-0.87 )× 10 × 25 × 12 × 0.47 = 11632 元

  ⑥十中段水泵房一年可节省费用

  180 ×( 0.9-0.87 )× 8 × 25 × 12 × 0.47 × 2 = 12182 元

  合计一年可节省费用为

  12182+11632+6768+4683+6768+21996+18612=82641 元

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