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淺談無功補償在工業上應用
發布時間:2014-6-16  瀏覽次數:533

  電力系統中的電壓與系統中無功功率的狀況密切相關,電力系統中的變化,特別是無功功率的變化,會使電力線路和變壓器的電壓損耗發生變化,并引起各節點電壓的變化,隨著電力系統裝機容量的日益遞增,而網路建設明顯的滯后,使 10KV 以下配電網路的損耗逐步增大。

  無功補償是 10KV 配電網路升壓降損的有效條件,與其它措施(如,改造配電網路結夠、更換高損耗變壓器、增大導線截面、縮短供電半徑等)相比,無功補償投資最少并且效果比較顯著,并能短時間收回成本(一年左右)。

  當前就電力而言,無功補償的方法主要有以下幾種;

  1 、高壓電網集中補償,

  2 、低壓電網就地補償,

  3 、調節同步電機的勵磁補償。而應用上述補償方法,是滿足供電部門對企業功率因數的要求,而很少考慮如何減少企業內部的電能損耗,因此它們都存在了如下的優缺點:

  1 )投資少,即便滿足了電業局對功率因數的要求,而企業內部大量的高壓配電線路,各車間變電所的配電變壓器和低壓配電線路都沒有得到補償,而大部分有功電能變為變損和線損消耗。

  2 )采用低壓集中補償雖然投資少,在滿足電業局對功率因數要求的同時也可以補償一部分線損與變損,但是電容器不能隨著負荷的變動即時投切,有時能造成部分線路過補償(功率因數 COS Φ> 1 )反而對電網照成沖擊,同時大量的低壓電網仍舊未能得到徹底的補償。

  3 )采用調節同步電機的勵磁補償,雖然不用增加無功補償器,在設備運行中就可以對線路進行補償,而且也能隨著設備的開停而即時投切,但是目前企業的同步機數量有限,如果把所有的異步電機更換為同步電機不但一次性投資巨大,而且有些設備根本不實用。

  目前根據生產發展的需求,幾乎所有企業,針對企業的要求采用電容器就地補償的方法來滿足電業局對企業功率因數的要求,同時也改善了企業降低線路損耗,增加電網的傳輸能力,改善供電質量,減少電費支出等問題。同時電容器投資少見效快,下面根據鉬業公司現有情況進行一下簡短分析。

  公司目前供電線路,供電變壓器,以及所有動力設備大部分是 70~~80 年代的淘汰產品,其線路變壓器損耗大,設備效率低損耗大,這樣就出現因供電質量而產生設備不能多臺運轉,電流升高使設備燒毀率增高,線路各種損耗大而使設備機械效率低并且連帶著企業的功率因數低,目前還沒有達到電業局對企業功率因數的要求( COS Φ≥ 0.9 )如果要解決此問題有兩種方法,一更換所有的供電線路、變壓器及動力設備,但這樣不僅投資大,涉及面廣而且對生產和安全都帶來很多不必要的麻煩,二是增加無功補償,此種方法也很多,如上所述各有優缺點,根據實際情況,我建議采用無功電容器高壓集中補償,低壓就地補償,這樣高壓集中補償再投資很少的情況下就能滿足電業局對功率因數的要求,低壓就地補償是根據設備的工作環境等因素,對個別設備進行補償。并安裝在設備的負荷側,隨著設備的開停而投切,在保證了設備高效率的運行的前提下也解決了產生過補償的問題。下面對此種方法進行分析。

  1 、降低線路損失、改善電壓質量

  因為不論什么材質的導體都有一定的電阻 R ,當電流 I 通過電阻 R 時就產生一定的功率損失△ P 。△ P=3I 2 R × 10 -3 KW 。式中 I-- 流過線路電流,因為線路經過電容器補償后升高電壓降低了電流,這樣功率損失就降低,如新井六中段,終端電壓為 350V 左右,滿足不了設備的需求,除非更換原先 70mm 2 電纜為 120mm 2 電纜,而經過補償后線路終端電壓能達到 410V 左右。

  2 、減少設備容量、提高設備利用率

  因為設備的容量一定,正增加了無功補償,提高了功率因數,而設備所做的有用功為 S=P × COS Φ。 S-- 有用功, P 是一定的, S 隨著 COS Φ的變化而變化,這樣同樣的設備同樣的時間所做的功卻大不相同。

  3 、減少了電費的支出。

  電費的減少包括兩個方面,一是因為線路損耗降低而節省電費,二是由于功率因數提高節省費用。線路損耗減低消耗在線路上的電量減少, K= Δ P × h , K 為電量。而功率因數的增加減少電費的支出,如 2 )所示:功率因數的提高所做的有用功增加,如一臺 30KW 電機,補償前功率因數為 0.75 左右,補償后功率因數為 0.9 以上,做同樣功同樣時間可節省電費為 30 ×( 0.9 - 0.75 )× 1 × 0.475 = 2.14 元。

  綜上所述,對各單位補償提出以下建議。

  1 、為滿足電業局對企業功率因數要求補償容量為選廠 72Kvar 高壓電容器,坑口為 180Kvar 高壓電容器。

  2 、為節電提高效率補償容量為選廠

  1 )每一泵站安裝一臺 20Kvar 低壓電容器

  2 )浮選 10 × 11KW 電機安裝一臺 40Kvar 低壓電容器

  3 )浮選 10 × 15KW 電機安裝一臺 60Kvar 低壓電容器

  4 )二段球磨安裝一臺 40Kvar 低壓電容器

  5 )砂泵安裝一臺 20Kvar 低壓電容器

  6 )圓磨安裝一臺 40Kvar 低壓電容器

  3) 新井

  1 )六中段水泵房 275KW 電機安裝一臺 110Kvar 低壓電容器

  2 )七八九中段線路終端各安裝一臺 20Kvar 低壓電容器

  3 )十中段水泵房 180KW 電機各安裝一臺 80Kvar 低壓電容器

  4 、一次性投資與回報

  1 )上述電容器一次性投資需花費 490 × 65 = 31850 元

  2 )電容器一年可節省費用

  ①泵站四臺 55KW 電機一年可節省費用

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

  ②浮選一年可節省費用

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

  ③二段球磨一年可節省費用

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

  ④砂泵一年可節省費用

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

  ⑤六中段水泵房一年可節省費用

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

  ⑥十中段水泵房一年可節省費用

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

  合計一年可節省費用為

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

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