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浅析煤矿智能供电的无功补偿 摘要随着社会发展和科技水平提高，煤矿用低压电器已经十分普及，煤矿低压电网常出现过负荷现象，且功率因数也在降低，导致线路末端电压远低于允许范围，电器设备难以正常运转且经常受损，影响安全生产。同时，无功功率导致电网电能传输能力下降、线损加剧及能源浪费，提高了产煤成本。解决上述问题的一个有效办法是对煤矿电网进行无功功率补偿。 关键词无功补偿煤矿用电 中图分类号X752文献标识码A 文章编号 正文 1无功补偿的基本原理 1.1 电路中的电流矢量分解 在正弦交流供电电路中，负载一般呈线性，电路中的电压和电流都是正弦波。设交流电压为 ，设线路等效阻抗为 ，则流过负载电路中的电流为 ，当负载 非纯阻性时，电流就会和电压有一个相角差值 ， 此时电流表示为 ，其中为负载阻抗的模。如图（1）所示把电流 分解为和电压同相位的分量 和与电压垂直的分量 ，则有 1.2电路的有功功率 为 可以看出，有功功率 是电压 和电流 的有效值乘积乘以二者夹角的余弦值。 1.3电路的无功功率 为 无功电流分量的产生是由于系统中含有电感性或电容性的负载而产生的，该电流用于建立磁场或静电场，存储于电感或电容中，并往返于电源与电感或电容之间，并不会被消耗掉。 电路中电压 和电流 的有效值乘积定义为视在功率S，即 ，有功功率、无功功率、视在功率在数值上满足如下关系 2.并联电容器补偿无功功率的原理 在实际的电力系统中，大部分负载为感性负载。包括异步电动机在内的绝大部分电气设备的等效电路可看作是电阻 和电感 串联的电路，其功率因数为。 在 、 电路并联中接入电容器 的电路如图2所示 根据补偿后的相位关系，一般可以分为欠补偿和过补偿，相位关系如图3所示 该电路的电流方程为。由图3-a的相量图可知，并联电容器后电压 与电流 的相位差变小了，即供电回路的功率因数提高了。此时供电电流少的相位仍滞后于电压 ，这种情况称为欠补偿。若电容器 的容量过大，使得供电电流 的相位超前于电压 ，这种情况称为过补偿，其相量图如图3-b所示。 通常我们并不希望出现过补偿的情况，因为这会引起变压器二次侧电压的升高，而且容性无功功率在电力线路上传输同样会增加电能损耗。如果供电线路电压因此而升高，还会增大电容器本身的功率损耗，使温升增大，影响电容器的使用寿命。 3.无功补偿的经济效益 3.1对供电企业而言，进行了无功补偿，可使补偿点以前的线路中通过的无功电流减小，从而使线路的供电能力增加，减小损耗。 例某供电站实际供售电量情况进行分析该站1-2月份，有功供电量152.6万kwh，无功供电量168.42万kwh，售电量133.29kwh，功率因数0.67，损耗电量19.31万kwh，线损率12.654。装设电容器进行无功补偿后，如功率因数由原来的0.67提高到0.95时 1减少线损率12.654506.333 2减少损耗电量152.66.3339.6642万kWh 3按购电价0.237元计算，减少购电费0.2379664222904.15元 3.2而对电力用户而言，最直观的效益是就是用电费用的降低。 例某煤矿用电量为4000万kWh，平均功率因数为0.80，计算该用户补偿到0.92时的经济效益（不计基本电费）。电量电费按0.55元/kwh计算，补偿装置单位投资按50元，资产折旧率为10，无功补偿设备的有功损耗为其额定容量的2.5。计算过程如下。 1计算补偿容量 补偿前cosφ1 0.80，tanφ1 0.75， 平均有功功率为P1 40000003024 5555.56（kW）， 无功功率为Q1 P1tanφ1 4166.67（kvar）。 经补偿后，功率因数为cosφ2 0.92，tanφ20.426，无功功率为Q2Q1-x，而用户的有功功率P2P10.03x， 于是tanφ2 Q2P2 0.426， 解得x 1823.30 ≈ 1830（kvar）。 2补偿前用户的年支出费用 电量电费为40000000120.55 26400（万元）； 3补偿后用户年支出费用 电容器年运行时间按8000小时估算， 则电量电费为0.5518300.0380001000026400 26424.156（万元）， 按功率因数调整后电费为26424.1561-0.013 26080.642（万元）； 无功补偿设备投资为18235010000 9.115（万元），则资产折旧费为0.9115万元； 用户年总支付费用为26080.642 0.911526081.553（万元）； 补偿后每年经济效益为26424.156-26081.553342.603（万元）。 由以上的计算可以看出，无功补偿的效益非常明显。用户补偿后也使电网降低了损耗，提高了电压质量。无功补偿不但为国家节约了电力资源，而且给用户节约了资金，为煤矿企业创造了可观的经济效益，是一件利国利民的好事。 参考文献 [1]栗时平、刘桂英，静止无功补偿技术，北京，中国电力出版社，2006 [2]陈珩，电力系统稳态分析［M］．北京水利电力出版社，1995 [3]靳龙章、丁毓山，电网无功补偿实用技术，北京，中国水利水电出版社，1997