長(zhǎng)距離、低負(fù)荷條件下功率因數(shù)的優(yōu)化

張磊

摘 要：本文分析了查干淖爾礦井在建設(shè)時(shí)期，負(fù)荷較低，加之供電線路較長(zhǎng)的情況下，系統(tǒng)功率因數(shù)低的問(wèn)題。通過(guò)潮流計(jì)算得出不同負(fù)荷情況下的潮流分布，為無(wú)功補(bǔ)償方案提供了理論依據(jù)，并針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)TCR靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行調(diào)整，在不同負(fù)荷情況下采取相應(yīng)的補(bǔ)償方式。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)距離；低負(fù)荷；無(wú)功補(bǔ)償；TCR靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償

1 查干淖爾礦供電系統(tǒng)概況

1.1 電源現(xiàn)狀

冀中能源峰峰集團(tuán)查干淖爾礦位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟阿巴嘎旗境內(nèi)，煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為800萬(wàn)t/年，本變電站的調(diào)度關(guān)系由錫林郭勒盟區(qū)調(diào)實(shí)施一級(jí)調(diào)度。電源來(lái)自東約98km處錫林浩特220kV變電站，中間64km處設(shè)有德力格爾110kV變電站供電。供電導(dǎo)線為L(zhǎng)GJ-185/65km。礦井西約4km處有1座查干淖爾35kV變電站作為臨時(shí)第二電源。

1.2 查干淖爾礦110kV變電站概況

查干淖爾礦110kV變電站主變規(guī)模為遠(yuǎn)期3×25MVA，本期2×25MVA，電壓等級(jí)110/10kV。礦井110kV變電站10kV母線上最大計(jì)算負(fù)荷23361kVA。110kV出線遠(yuǎn)期4回，本期3回。10kV出線遠(yuǎn)期38回，本期26回。無(wú)功補(bǔ)償及諧波濾波裝置按功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.95以上計(jì)算，10kV母線上裝設(shè)2套5400kvar高壓無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償及諧波治理裝置，共補(bǔ)償容量為10800kvar（為基波補(bǔ)償容量）。本變電站采用分層、分布式微機(jī)監(jiān)控變電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。采用無(wú)人值班的運(yùn)行方式，變電站設(shè)置低頻低壓減載裝置。

2 查干淖爾礦110KV供電系統(tǒng)功率因數(shù)低問(wèn)題的提出

自2010年1月變電站投運(yùn)以來(lái)，隨著主、副、風(fēng)三井凍結(jié)施工結(jié)束，土建施工也接近尾聲，用電負(fù)荷大幅減小，使用容量?jī)H為1000kW左右。相對(duì)于25000kVA的變壓器容量，實(shí)際使用負(fù)荷嚴(yán)重偏低，出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。主變無(wú)功損耗增大，功率因數(shù)大幅下降的現(xiàn)象特別嚴(yán)重。電費(fèi)中的基本電費(fèi)和力調(diào)電費(fèi)占總電費(fèi)的比例加大，生產(chǎn)及生活用電的單價(jià)提高，生產(chǎn)成本提高。加之60多km的線路產(chǎn)生的固定容性無(wú)功對(duì)功率因數(shù)調(diào)節(jié)產(chǎn)生重要影響。

查干淖爾礦110kV變電站無(wú)功補(bǔ)償裝置為TCR靜態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，該套裝置可根據(jù)負(fù)荷情況自行調(diào)節(jié)控制電容電抗的切入情況，以滿足無(wú)功補(bǔ)償?shù)募榷ㄒ?，其參?shù)采樣點(diǎn)位于查干淖爾礦110kV變電站10kV母線段。當(dāng)?shù)毓╇姴块T計(jì)費(fèi)計(jì)量的電量采樣點(diǎn)位于德峰Ⅰ線起點(diǎn)德力格爾變電站德峰Ⅰ線出現(xiàn)間隔。這就出現(xiàn)了無(wú)功補(bǔ)償計(jì)量點(diǎn)和供電部門計(jì)費(fèi)計(jì)量點(diǎn)不一致的情況，這60多km線路產(chǎn)生的容性無(wú)功對(duì)查干淖爾供電系統(tǒng)的功率因數(shù)產(chǎn)生了極為重要的影響，嚴(yán)重降低了功率因數(shù)。

3 系統(tǒng)潮流計(jì)算分析

在查干淖爾礦區(qū)負(fù)荷較小，單臺(tái)主變運(yùn)行，且由德峰Ⅰ線單獨(dú)供電的情況下，從線路起點(diǎn)至主變低壓側(cè)的等值電路如圖1（線路采用Ⅱ型集中參數(shù)表示，變壓器采用Γ型電路）所示：

標(biāo)準(zhǔn)化即是對(duì)重復(fù)性事物及概念所做的統(tǒng)一規(guī)定。延用到變電站的操作中，即是將大量操作中的重復(fù)性工作用最佳的處理方案確定下來(lái)，

下面計(jì)算為保證A點(diǎn)（線路首端計(jì)量點(diǎn)）功率因數(shù)為0.9，在各種不同負(fù)荷水平下C點(diǎn)處的有功功率、無(wú)功功率和應(yīng)達(dá)到的功率因數(shù)，進(jìn)一步估算在工區(qū)負(fù)荷功率因數(shù)為0.8左右時(shí)的無(wú)功盈虧數(shù)量。

4 基于不同負(fù)荷水平，無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化

查干淖爾礦110kV變電站裝有TCR靜態(tài)自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置，可根據(jù)負(fù)荷情況自行選擇投切電容電抗。在不同的運(yùn)行方式下，線路產(chǎn)生的電容功率差別很大，不適宜采用自動(dòng)控制，只有以手動(dòng)方式才能實(shí)現(xiàn)無(wú)功最優(yōu)補(bǔ)償。

手動(dòng)補(bǔ)償方式為TCR系統(tǒng)在特殊情況下運(yùn)行的方式，通過(guò)調(diào)節(jié)感性無(wú)功觸發(fā)角K值，非線性的控制感性無(wú)功的投入量。由于K值與電抗的非線性關(guān)系，以及線路無(wú)功功率隨負(fù)荷變動(dòng)而變動(dòng)的原因，K值與功率因數(shù)無(wú)直接的線性關(guān)系，只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)找到二者的聯(lián)系規(guī)律。

5 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

通過(guò)調(diào)整優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償方案，功率因數(shù)得到很大的改善，在節(jié)能環(huán)保和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等方面產(chǎn)生較大效益，對(duì)今后新建煤礦或其他基建項(xiàng)目建設(shè)永久變電站提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]朱耀輝.提高配電網(wǎng)的功率因數(shù)，優(yōu)化無(wú)功配置[J].黑龍江科技信息，2009，（17）：31.

（作者單位：冀中能源峰峰集團(tuán)錫林郭勒盟查干淖爾礦籌建處）