電力系統(tǒng)中的電壓與系統(tǒng)中無功功率的狀況密切相關(guān),電力系統(tǒng)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(fā)生變化,并引起各節(jié)點電壓的變化,隨著電力系統(tǒng)裝機容量的日益遞增,而網(wǎng)路建設(shè)明顯的滯后,使 10KV 以下配電網(wǎng)路的損耗逐步增大。
無功補償是 10KV 配電網(wǎng)路升壓降損的有效條件,與其它措施(如,改造配電網(wǎng)路結(jié)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?shù)姆椒ㄖ饕幸韵聨追N;
1 、高壓電網(wǎng)集中補償,
2 、低壓電網(wǎng)就地補償,
3 、調(diào)節(jié)同步電機的勵磁補償。而應(yīng)用上述補償方法,是滿足供電部門對企業(yè)功率因數(shù)的要求,而很少考慮如何減少企業(yè)內(nèi)部的電能損耗,因此它們都存在了如下的優(yōu)缺點:
1 )投資少,即便滿足了電業(yè)局對功率因數(shù)的要求,而企業(yè)內(nèi)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?yōu)樽儞p和線損消耗。
2 )采用低壓集中補償雖然投資少,在滿足電業(yè)局對功率因數(shù)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(shù) COS Φ> 1 )反而對電網(wǎng)照成沖擊,同時大量的低壓電網(wǎng)仍舊未能得到徹底的補償。
3 )采用調(diào)節(jié)同步電機的勵磁補償,雖然不用增加無功補償器,在設(shè)備運行中就可以對線路進行補償,而且也能隨著設(shè)備的開停而即時投切,但是目前企業(yè)的同步機數(shù)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(shè)備根本不實用。
目前根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展的需求,幾乎所有企業(yè),針對企業(yè)的要求采用電容器就地補償?shù)姆椒▉頋M足電業(yè)局對企業(yè)功率因數(shù)的要求,同時也改善了企業(yè)降低線路損耗,增加電網(wǎng)的傳輸能力,改善供電質(zhì)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(jù)鉬業(yè)公司現(xiàn)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(shè)備大部分是 70~~80 年代的淘汰產(chǎn)品,其線路變壓器損耗大,設(shè)備效率低損耗大,這樣就出現(xiàn)因供電質(zhì)量而產(chǎn)生設(shè)備不能多臺運轉(zhuǎn),電流升高使設(shè)備燒毀率增高,線路各種損耗大而使設(shè)備機械效率低并且連帶著企業(yè)的功率因數(shù)低,目前還沒有達到電業(yè)局對企業(yè)功率因數(shù)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(shè)備,但這樣不僅投資大,涉及面廣而且對生產(chǎn)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(yōu)缺點,根據(jù)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(yè)局對功率因數(shù)的要求,低壓就地補償是根據(jù)設(shè)備的工作環(huán)境等因素,對個別設(shè)備進行補償。并安裝在設(shè)備的負荷側(cè),隨著設(shè)備的開停而投切,在保證了設(shè)備高效率的運行的前提下也解決了產(chǎn)生過補償?shù)膯栴}。下面對此種方法進行分析。
1 、降低線路損失、改善電壓質(zhì)量
因為不論什么材質(zhì)的導體都有一定的電阻 R ,當電流 I 通過電阻 R 時就產(chǎn)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(jīng)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(shè)備的需求,除非更換原先 70mm 2 電纜為 120mm 2 電纜,而經(jīng)過補償后線路終端電壓能達到 410V 左右。
2 、減少設(shè)備容量、提高設(shè)備利用率
因為設(shè)備的容量一定,正增加了無功補償,提高了功率因數(shù),而設(shè)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(shè)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(jié)省電費,二是由于功率因數(shù)提高節(jié)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(shù)的增加減少電費的支出,如 2 )所示:功率因數(shù)的提高所做的有用功增加,如一臺 30KW 電機,補償前功率因數(shù)為 0.75 左右,補償后功率因數(shù)為 0.9 以上,做同樣功同樣時間可節(jié)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(yè)局對企業(yè)功率因數(shù)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(jié)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(jié)省費用
①泵站四臺 55KW 電機一年可節(jié)省費用
55 ×( 0.9-0.87 )× 20 × 25 × 12 × 0.47 × 4 = 18612 元
?、诟∵x一年可節(jié)省費用
260 ×( 0.9-0.87 )× 20 × 25 × 12 × 0.47 = 21996 元
③二段球磨一年可節(jié)省費用
80 ×( 0.9-0.87 )× 20 × 25 × 12 × 0.47 = 6768 元
?、苌氨靡荒昕晒?jié)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(jié)省費用
275 ×( 0.9-0.87 )× 10 × 25 × 12 × 0.47 = 11632 元
?、奘卸嗡梅恳荒昕晒?jié)省費用
180 ×( 0.9-0.87 )× 8 × 25 × 12 × 0.47 × 2 = 12182 元
合計一年可節(jié)省費用為
12182+11632+6768+4683+6768+21996+18612=82641 元