矿井供电系统无功补偿的应用研究
2014-12-24 23:23白文明
科技创新导报 2014年30期
白文明
摘 要：该文介绍了矿井供电系统无功补偿的重要性，通过无功功率补偿的原理及无功补偿容量的确定，通过对电容补偿方式介绍，矿山供电系统可以根据实际需要，选用合理的电容容量补偿矿井供电系无功功率，可提高功率因数，提高设备出力，降低无功功率损耗和电能损失。
关键词：无功功率补偿 电容补偿 煤矿供电
中图分类号：TD611.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0024-01
在中国，2/3的能源消耗来自煤炭。随着煤炭开采量的不断增加，安全问题日益突出，重、特大事故时有发生，矿井供电系统是矿井生产的生命线，地位非常重要。在煤矿企业安全生产过程中，矿井供电系统功率因数低，无功功率的存在造成有功损耗增大，供电网路功率因数的高低直接影响煤矿企业的经济效益及供电网路的安全运行。
随着矿井供电系统的结构日趋复杂，，当系统受到较大的干扰，就可能导致在电压稳定的薄弱点引起电压崩溃。合理的无功功率补偿选择以能有效地保护系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量的无功功率的远距离传输，从而减少有功功率损耗，降低电力成本。
1 矿井供电系统的无功功率补偿的原理
当矿井供电系统出现正弦波波形的电压，同时出现同相位的电流与电压时，该文中电阻性设备如带镇流器的日光灯、交流接触器等的功率公式为：P=U×I。
电感性电气设备如电动机和变压器等，此时所消耗的能量不能有效的转化为有功功率，被称之为无功功率Q。此时电流滞后电压一个角度φ。视在功率S就等于：
无功功率公式：
此时功率因数：
无功功率在传输的过程中会加重矿井供电系统的负荷，最终导致此供电系统损耗不断增加，同时使得矿井供电系统的电压降低。基于此种原因，我们需要采取就近和就地补偿的措施来消除这种影响。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率等于感性无功功率时，矿井供电系统只传输有功功率P。国家根椐一定的科学统计，作出的相关规定中，指出高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上。
如果此时电容器功率为，则设R为线路电阻，△P1为原线路损耗，△P2为功率因素提高后线路损耗，则线路损耗减少：
× （1）
比原来损失的百分数为：
×× （2）
其中：
，补偿后由于功率因素提高，>，为了分析方便，可认为≈。
将代入（2）可知：
××
由此可以看出，矿井供电系统的有功功率不随无功功率的改变而改变。但是如果系统中的无功功率降低时，矿井供电系统的线路损耗会降低，相应的电流也会下降。不难看出，当功率因素从0.8提高到0.85有功损耗降低了9%左右，当功率因素从0.85提高到0.9的时候，功率损耗降低了10%左右。
2 按电容补偿率确定补偿容量
在矿井供电系统中，可以根据矿井供电系统的负荷情况和国家相关规定的要求确定补偿后所需达到的功率因数值，然后计算电容器的安装容量：
×
×式中：
为矿井供电系统电容器的安装容量，为矿井供电系统的有功功率， 为矿井供电系统补偿前的功率因数角，为矿井供电系统补偿前的功率因数，为矿井供电系统补偿后的功率因数角，为矿井供电系统补偿后的功率因数。
3 矿山供电电网无功补偿的方式
当矿井供电系统进行无功补偿电容器的安装时候，可采取集中，分散或个别补偿等其他形式。
（1）集中补偿。
集中补偿是将电容器组是集中安装在变电站的二次侧母线上，这种补偿方法，安装方便，运行稳定性比较高效率高，但电气设备连续运转或轻负载运行时候，可导致过度补偿，从而使工作电压的增加，电压质量恶化。
（2）分散补偿。
分散补偿电容器组分组安装在每个变电所配电室的出线上，在低压电网内部形成分散补偿群体，这种补偿方法比较灵活，在矿井供电系统的补偿方式上，由于其易于控制，灵活方便等因素，现有的矿井供电系统多选择分散补偿方式。
（3）个人补偿。
个别补偿是针对个别电气设备的运行，进行单独补偿的方法，通过将电容器直接连接到同一电路单个电气设备，使用相同的开关控制，同时调试或断开，这种补偿方法的效果是最好的，最直接的，可以实现在原地无功电流的平衡，同时也避免了过度补偿空载，在矿井供电系统中可以对连采机等大型设备，进行采用个别补偿形式。
4 结语
综上所述，合理选择电容容量以此来补偿供电系统无功功率，不但能够降低无功功率和电能的损耗，还能提高功率因数，进而改善矿井供电系统的供电质量。
参考文献
[1] 苌群方，付小鹏，周少秋.矿井供电系统无功补偿探讨[J].中州煤炭，2007（4）：28-29.
[2] 马守峰.浅析矿井供电系统中的无功补偿方法[J].机电信息，2011（36）：130-131.
[3] 李宏生.矿井电力系统无功功率补偿技术的应用研究[D].北京：华北电力大学，2011.
[4] 刘文蔚.煤矿井下供电系统动态无功补偿技术研究[J].煤矿现代化，2010（4）：83-84.
摘 要：该文介绍了矿井供电系统无功补偿的重要性，通过无功功率补偿的原理及无功补偿容量的确定，通过对电容补偿方式介绍，矿山供电系统可以根据实际需要，选用合理的电容容量补偿矿井供电系无功功率，可提高功率因数，提高设备出力，降低无功功率损耗和电能损失。
关键词：无功功率补偿 电容补偿 煤矿供电
中图分类号：TD611.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0024-01
在中国，2/3的能源消耗来自煤炭。随着煤炭开采量的不断增加，安全问题日益突出，重、特大事故时有发生，矿井供电系统是矿井生产的生命线，地位非常重要。在煤矿企业安全生产过程中，矿井供电系统功率因数低，无功功率的存在造成有功损耗增大，供电网路功率因数的高低直接影响煤矿企业的经济效益及供电网路的安全运行。
随着矿井供电系统的结构日趋复杂，，当系统受到较大的干扰，就可能导致在电压稳定的薄弱点引起电压崩溃。合理的无功功率补偿选择以能有效地保护系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量的无功功率的远距离传输，从而减少有功功率损耗，降低电力成本。
1 矿井供电系统的无功功率补偿的原理
当矿井供电系统出现正弦波波形的电压，同时出现同相位的电流与电压时，该文中电阻性设备如带镇流器的日光灯、交流接触器等的功率公式为：P=U×I。
电感性电气设备如电动机和变压器等，此时所消耗的能量不能有效的转化为有功功率，被称之为无功功率Q。此时电流滞后电压一个角度φ。视在功率S就等于：
无功功率公式：
此时功率因数：
无功功率在传输的过程中会加重矿井供电系统的负荷，最终导致此供电系统损耗不断增加，同时使得矿井供电系统的电压降低。基于此种原因，我们需要采取就近和就地补偿的措施来消除这种影响。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率等于感性无功功率时，矿井供电系统只传输有功功率P。国家根椐一定的科学统计，作出的相关规定中，指出高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上。
如果此时电容器功率为，则设R为线路电阻，△P1为原线路损耗，△P2为功率因素提高后线路损耗，则线路损耗减少：
× （1）
比原来损失的百分数为：
×× （2）
其中：
，补偿后由于功率因素提高，>，为了分析方便，可认为≈。
将代入（2）可知：
××
由此可以看出，矿井供电系统的有功功率不随无功功率的改变而改变。但是如果系统中的无功功率降低时，矿井供电系统的线路损耗会降低，相应的电流也会下降。不难看出，当功率因素从0.8提高到0.85有功损耗降低了9%左右，当功率因素从0.85提高到0.9的时候，功率损耗降低了10%左右。
2 按电容补偿率确定补偿容量
在矿井供电系统中，可以根据矿井供电系统的负荷情况和国家相关规定的要求确定补偿后所需达到的功率因数值，然后计算电容器的安装容量：
×
×式中：
为矿井供电系统电容器的安装容量，为矿井供电系统的有功功率， 为矿井供电系统补偿前的功率因数角，为矿井供电系统补偿前的功率因数，为矿井供电系统补偿后的功率因数角，为矿井供电系统补偿后的功率因数。
3 矿山供电电网无功补偿的方式
当矿井供电系统进行无功补偿电容器的安装时候，可采取集中，分散或个别补偿等其他形式。
（1）集中补偿。
集中补偿是将电容器组是集中安装在变电站的二次侧母线上，这种补偿方法，安装方便，运行稳定性比较高效率高，但电气设备连续运转或轻负载运行时候，可导致过度补偿，从而使工作电压的增加，电压质量恶化。
（2）分散补偿。
分散补偿电容器组分组安装在每个变电所配电室的出线上，在低压电网内部形成分散补偿群体，这种补偿方法比较灵活，在矿井供电系统的补偿方式上，由于其易于控制，灵活方便等因素，现有的矿井供电系统多选择分散补偿方式。
（3）个人补偿。
个别补偿是针对个别电气设备的运行，进行单独补偿的方法，通过将电容器直接连接到同一电路单个电气设备，使用相同的开关控制，同时调试或断开，这种补偿方法的效果是最好的，最直接的，可以实现在原地无功电流的平衡，同时也避免了过度补偿空载，在矿井供电系统中可以对连采机等大型设备，进行采用个别补偿形式。
4 结语
综上所述，合理选择电容容量以此来补偿供电系统无功功率，不但能够降低无功功率和电能的损耗，还能提高功率因数，进而改善矿井供电系统的供电质量。
参考文献
[1] 苌群方，付小鹏，周少秋.矿井供电系统无功补偿探讨[J].中州煤炭，2007（4）：28-29.
[2] 马守峰.浅析矿井供电系统中的无功补偿方法[J].机电信息，2011（36）：130-131.
[3] 李宏生.矿井电力系统无功功率补偿技术的应用研究[D].北京：华北电力大学，2011.
[4] 刘文蔚.煤矿井下供电系统动态无功补偿技术研究[J].煤矿现代化，2010（4）：83-84.
摘 要：该文介绍了矿井供电系统无功补偿的重要性，通过无功功率补偿的原理及无功补偿容量的确定，通过对电容补偿方式介绍，矿山供电系统可以根据实际需要，选用合理的电容容量补偿矿井供电系无功功率，可提高功率因数，提高设备出力，降低无功功率损耗和电能损失。
关键词：无功功率补偿 电容补偿 煤矿供电
中图分类号：TD611.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0024-01
在中国，2/3的能源消耗来自煤炭。随着煤炭开采量的不断增加，安全问题日益突出，重、特大事故时有发生，矿井供电系统是矿井生产的生命线，地位非常重要。在煤矿企业安全生产过程中，矿井供电系统功率因数低，无功功率的存在造成有功损耗增大，供电网路功率因数的高低直接影响煤矿企业的经济效益及供电网路的安全运行。
随着矿井供电系统的结构日趋复杂，，当系统受到较大的干扰，就可能导致在电压稳定的薄弱点引起电压崩溃。合理的无功功率补偿选择以能有效地保护系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量的无功功率的远距离传输，从而减少有功功率损耗，降低电力成本。
1 矿井供电系统的无功功率补偿的原理
当矿井供电系统出现正弦波波形的电压，同时出现同相位的电流与电压时，该文中电阻性设备如带镇流器的日光灯、交流接触器等的功率公式为：P=U×I。
电感性电气设备如电动机和变压器等，此时所消耗的能量不能有效的转化为有功功率，被称之为无功功率Q。此时电流滞后电压一个角度φ。视在功率S就等于：
无功功率公式：
此时功率因数：
无功功率在传输的过程中会加重矿井供电系统的负荷，最终导致此供电系统损耗不断增加，同时使得矿井供电系统的电压降低。基于此种原因，我们需要采取就近和就地补偿的措施来消除这种影响。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率等于感性无功功率时，矿井供电系统只传输有功功率P。国家根椐一定的科学统计，作出的相关规定中，指出高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上。
如果此时电容器功率为，则设R为线路电阻，△P1为原线路损耗，△P2为功率因素提高后线路损耗，则线路损耗减少：
× （1）
比原来损失的百分数为：
×× （2）
其中：
，补偿后由于功率因素提高，>，为了分析方便，可认为≈。
将代入（2）可知：
××
由此可以看出，矿井供电系统的有功功率不随无功功率的改变而改变。但是如果系统中的无功功率降低时，矿井供电系统的线路损耗会降低，相应的电流也会下降。不难看出，当功率因素从0.8提高到0.85有功损耗降低了9%左右，当功率因素从0.85提高到0.9的时候，功率损耗降低了10%左右。
2 按电容补偿率确定补偿容量
在矿井供电系统中，可以根据矿井供电系统的负荷情况和国家相关规定的要求确定补偿后所需达到的功率因数值，然后计算电容器的安装容量：
×
×式中：
为矿井供电系统电容器的安装容量，为矿井供电系统的有功功率， 为矿井供电系统补偿前的功率因数角，为矿井供电系统补偿前的功率因数，为矿井供电系统补偿后的功率因数角，为矿井供电系统补偿后的功率因数。
3 矿山供电电网无功补偿的方式
当矿井供电系统进行无功补偿电容器的安装时候，可采取集中，分散或个别补偿等其他形式。
（1）集中补偿。
集中补偿是将电容器组是集中安装在变电站的二次侧母线上，这种补偿方法，安装方便，运行稳定性比较高效率高，但电气设备连续运转或轻负载运行时候，可导致过度补偿，从而使工作电压的增加，电压质量恶化。
（2）分散补偿。
分散补偿电容器组分组安装在每个变电所配电室的出线上，在低压电网内部形成分散补偿群体，这种补偿方法比较灵活，在矿井供电系统的补偿方式上，由于其易于控制，灵活方便等因素，现有的矿井供电系统多选择分散补偿方式。
（3）个人补偿。
个别补偿是针对个别电气设备的运行，进行单独补偿的方法，通过将电容器直接连接到同一电路单个电气设备，使用相同的开关控制，同时调试或断开，这种补偿方法的效果是最好的，最直接的，可以实现在原地无功电流的平衡，同时也避免了过度补偿空载，在矿井供电系统中可以对连采机等大型设备，进行采用个别补偿形式。
4 结语
综上所述，合理选择电容容量以此来补偿供电系统无功功率，不但能够降低无功功率和电能的损耗，还能提高功率因数，进而改善矿井供电系统的供电质量。
参考文献
[1] 苌群方，付小鹏，周少秋.矿井供电系统无功补偿探讨[J].中州煤炭，2007（4）：28-29.
[2] 马守峰.浅析矿井供电系统中的无功补偿方法[J].机电信息，2011（36）：130-131.
[3] 李宏生.矿井电力系统无功功率补偿技术的应用研究[D].北京：华北电力大学，2011.
[4] 刘文蔚.煤矿井下供电系统动态无功补偿技术研究[J].煤矿现代化，2010（4）：83-84.
