浅谈配电网无功补偿及效益分析

浅谈配电网无功补偿及效益分析

电力系统中提高功率因数对整个电力效率及用电设备安全稳定性有着很重要的作用，针对配电网无功补偿提高功率因素问题及效益分析，实现电力节约和设备的安全稳定运行。

标签：无功补偿；矿井配电；效益分析

1 引言

电力系统中很重要的一个经济标准就是功率因数，当用电设备在消耗有功功率的时候，也需要一定的无功功率，功率因数就是指在电力设备消耗有功功率的时候需要的无功功率。电网中在整个电力系统运行的时候需要提供一定的无功功率，此时如果在电网中安装一定的无功补偿的相应的设施、设备，就可以帮助提供在使用中需要的无功功率，从而降低了无功功率在整个电网中的使用，从而就降低了线路等需要输送无功功率所浪费的电能，即无功补偿。这样可以很大程度上提高功率因数，从而节约电能，既简单方便又经济。

2 供电线路损失分析及无功补偿技术

目前，我国输配电网络无功缺乏，备用容量严重不足，无功补偿装置缺少灵活的调节能力，其中由于无功不足原因而产生电压降落、电能传输损耗大、线路输送容量降低和网络稳定性下降等问题表现的尤为突出。矿井和城镇网线供电线路功率因数大都在0.65-0.85之间，大部分380V用电线路动力设备实际功率比额定容量小的特性决定了其功率因素偏低，线损偏高。10kv与380V电网功率因素偏低的主要原因是无功补偿设备集中在变电站10kv侧，只对10kv以上电网具有补偿作用，没有实现无功补偿。380V电网无功投入不足，缺乏可靠的无功补偿设备及合理的补偿方式。无功功率不足，是功率因数低的主要原因，造成10kv 及以下配电网有功功率损失较大。

无功补偿技术的发展经历了从同步调相机→开关投切固定电容→动态投切电容器（SVC）→无功发生器（SVG）的过程。根据结构原理的不同，SVC技术又分为：自饱和电抗器型（SSR）、晶闸管相控电抗器型（TCR）、晶闸管投切电容器型（TSC）、高阻抗变压器型（TCT）和励磁控制的电抗器型（AR）。随着电力电子技术，特别是大功率可关断器件技术的发展，国内外还在研制、开发不同结构类型的静止无功功率发生装置（SVG），但它们尚处在开发及试运行阶段，目前尚未形成商品化，而且SVG尚不具有SVC的能在不平衡情况下运行的优良品质，损耗远大于SVC，在节能效率上远不如SVC。

3 无功补偿的意义

无功补偿是电力网建设和改造的重要组成部分，它是保持供电网络无功平衡，提高电压质量，降低网络损耗的有效措施。煤矿井下以宜采用动态无功补偿

和就地无功补偿。矿井平均功率因数不得低于0.9。而采用井下无功补偿后具有如下意义：

3.1 节电

通过无功补偿装置就近实时提供感性无功功率，提高负荷侧的功率因数到0.95以上，使变压器及供电线路中电流下降30%左右，减少了由无功电流引起的线损及变压器损耗，达到节能降耗的目的。

3.2 安全

无功补偿能提高井下供电系统的安全性主要体现在两方面，一是滤除谐波、抑制涌流。装置补偿回路串联6%电抗率的电抗器，与滤波电容器构成LC滤波回路，有效滤除5、7等高次谐波，净化了电网环境，保证了设备的安全稳定运行；二是补偿后，系统视在电流下降30%左右，电气设备承受的实际电流减少，从而减少了因电流过大造成电气事故的几率。

3.3 促进生产

由于有些电气设备与配电点距离较远，较大的视在电流引起较大的压降，致使电气设备启动困难。加装补偿后，使线路及变压器视在电流接近于有功电流，提高了输送有功功率的能力，延长了线路供电距离，有效解决电气设备电压过低造成的启动困难，减少配电点搬家次数，提高生产效率。

4 无功补偿应用实例及节能效果分析

矿用隔爆型动态无功功率补偿装置可与煤矿井下容量为1600kvA及以下的移动变电站或干式变压器并联使用。其采用可控硅過零投切原理，对无功功率变化响应速度达到毫秒级，真正实现动态无功补偿，投切涌流限制在1.5内，远远低于接触器投切高达100倍的涌流，大大减少对电网的冲击作用。应用于综采工作面或运输系统可以有效解决供电系统供率因数偏低、线路发热损耗过大等由无功电流引起的问题，同时兼具滤出高次谐波、净化电网环境的功能；应用于掘进、开拓系统可以有效解决线路压降过大，提高线路末端电压，延长供电距离保证掘进设备的正常运行。

4.1 应用实例供电系统概述

以某矿井下实际供电系统为例，6kv高压从地面变电站经ZQ3×120mm2共2000m铠装电缆，途径中央变电所分开关送到采区变电所。采区变电所分别送出三路负荷，一路将6kv高压送往综采工作面移动变电站，距离1000m一路送往综采工作面运输巷配电点，最后一路送往综掘工作面移动变电站，距离800m，电缆均为ZQ3×50mm2。综采工作面变压器（1#）负荷有采煤机、刮板机、破碎机和转载机共675KW，运输巷变压器（2#）负荷有胶带运输机、刮板机、喷雾、乳化泵和放顶钻机共392KW，综掘面变压器（3#）负荷有综掘机、胶带运输机、

转载机、风机和喷雾泵共334KW，1#变压器容量为800kvA，2#、3#变压器容量均为500kvA。3台变压器二次电压均为1140V，要求cos？覫由0.65经补偿后到达0.96。

4.2 补偿前后电流计算（按额定功率60%计算）

变压器一、二次侧补偿前电流计算

4.5 节省电能经济效益计算

全系统补偿后节约为：

△p总= △p线总+△p变总=34+12=46KW

全年节约用电量为：

46KW×20/天×350/年=322000KWh

全年共节省资金约：

322000KWh×0.5元/KWh=161000元

通过以上计算分析，一个采、掘面加装3台井下隔爆型自动无功补偿装置后，全年节约费用为161000元。

5 结束语

对配电网进行合理的无功补偿，提高功率因数和搞好无功功率平衡，是一条投资小、见效快，收益高、切实可行的能较大幅度降低线损，提高电能质量的有效途径。

参考文献

[1]张必成，毕艳玲.无功补偿方案的探讨[J].农村电气化，2002（10）.

[2]孙频东.静止无功补偿系统的研制[J].南京师范大学学报，2002，2（1）：18-21.

[3]赖艳龙.浅谈电力系统中的无功功率补偿[J].价值工程，2010，29（13）.

[4]杨小菊.无功补偿自动投切装置的研究[J].2004（3）.

作者简介：秦爱民（1980，2-），男，山西省晋城市人，毕业于太原理工大学采矿工程专业，研究方向：煤矿机电。