输配电理论(新)

一、选煤厂生产特点选煤厂是煤矿生产中机械化和自动化程度比较高的企业。它具有下列特点：

选煤生产连续性强，从原煤进厂、破碎、筛分开始，至精煤出厂、装运为止，都是紧密地一环扣一环，任何一个环节中断，都会造成局部系统或全厂停产。

生产机械高度集中，全部生产机械都安装在厂房的各分层中，这对于供电和控制都比较方便。

便于集中控制和自动化管理，还可以实现对各参数进行自动的检测。

选煤厂属于二级负荷，当发生突然断电时，将造成设备的局部损坏，或生产流程紊乱且恢复困难，或出现大量废品或大量减产，在经济上造成较大损失，所以只允许短时停电，要求采用双回路电源供电或专用线路供电。1、供电的可靠性2、电能质量好电能质量是指对电源电压U和频率f的要求。在交流电网中，异步电机的转矩M正比于电源电压U2异步电机的转速n正比于频率f当U和f波动时，对M和n的影响较大，严重时使生产机修无法正常工作。我国规定：频率的偏差不得超过基频±0.5Hz

电压偏差不超过一定的允许范围（±15%UN）3、供配电系统的接线应力求简单、可靠，运行要灵活，检修要方便二、选煤厂对供、配电系统的要求三、高压输电的优点

系统输送同样的功率，电压越高，电流越小。输电导线有一定的电阻，电流越低，导线的发热量（I2R）越小，即降低输电线对电能的损耗；电压越高，线损越小，电能就可以输送更远的距离；允许线路损耗一定时，电压越高，输电导线的截面积就越小，可以大大节省输电导线所用的材料。序号线路电压/kV输送功率/kW输送距离/km分析情况10.38≤100≤0.25电压越高，输送的功率越大，输送的距离也越远。26≤20003-10310≤30005-154352000-1500020-505633500-3000030-100611010000-5000050-1507220100000-500000200-300线路电压、供电容量和传输距离的关系简言之：高压输电能降低线路损耗，增加电能的传输距离，减小输电导线的线径，减少材料损耗。四、功率因数功率因数反映了电网系统中电源输出的视在功率中有功功率的有效利用程度

在交流电路中，电压与电流之间的相位差(φ)的余弦叫做功率因数，在数值上等于有功功率P和视在功率S的比值，即

从公式可知，当视在功率S（S=P+Q）一定时，有功功率P的大小和功率因数有关

实际供电系统中功率因数的高低将直接影响到电源的利用率，功率因数越高，系统输送的有功功率越多，同等条件下能为更多的负载供电。功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯、电阻炉等电阻负载的功率因数为1，选煤厂中绝大多数的负载为感性负载（如；电动机、变压器等）工作时除了消耗有功功率外，还要消耗大量的无功功率，这就造成电网功率因数低。降低了供电效率，造成了电能的浪费。负载功率因数低对电力系统的不良影响增大所需变压器容量例如：容量为2000KVA变压器，其功率因数由于某种原因从0.9降低到0.7时；正常时输出的有功功率为：2000×0.9=1800KW降低后输出的有功功率为：2000×0.7=1400KW显然，功率因数下降后，输出的有功功率也下降了。为了能给1500KW的负载供电，则必须增加变压器的台数或换更大容量的变压器。增加输电线的有功功率损耗输电导线有一定的电阻，当用户功率因数低时，线路输送一定数量的有功功率时，需要输送的无功功率越多，通过输电导线的电流越大，使导线中的热损耗增大。增大线路上的电压损失，使供电质量下降

有功功率损耗

与功率因数

的平方成反比，随着功率因数的恶化，有功功率损耗也急剧增加，大大地增加了企业的电力成本。由于功率因数降低，通过输电导线的电流增大致使电压在输电线中加速下降，使其到达电动机端的电压过度下降，从而减小了感应电动机的起动力矩和过负荷能力。影响电网功率因数的原因

电动机的负荷率低

异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分组成经验得知：电机空载时所消耗的无功功率已为额定负荷时总无功功率的60%～70%，即随负荷增加而增加不多。

由式中我们可以看出，当电动机有功功率P值很小时，其功率因数下降很大，所以要防止电动机空载运行和低负荷运行。负荷率是指电动机输出的实际轴功率和额定功率的比值。变压器的负荷率低电力变压器的无功功率消耗，是由于变压器在变压过程是由电磁感应来完成的，是由无功功率建立和维持磁场进行能量转换的。没有无功功率，变压器就无法变压和输送电能。

一般变压器的空载无功功率(恒定的)占变压器满载时无功功率的80%，而变压器空载时的功率因数是极低的，甚至不到0.1.因此要提高变压器的功率因数就必须降低变压器的无功损耗，避免变压器空载运行或长期处于低负载运行状态。整流装置对功率因数的影响

整流系统网侧电流不是正弦波，整流变压器除向电网吸取基波电流外，还向电网送出谐波电流，谐波电流严重影响并联电容的运行，进一步影响到功率因数的改善。提高功率因数的意义良好的功因数值的确保，减少供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善电能的质量通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电能的损耗；如果系统的功率因数低，那么在既有设备容量不变的情况下，提高功率因数后，能够增加负载的容量。减少了用户的电费支出；主要体现在与功率因数有关的力调电费上。例如：将1000KVA变压器的功率因数从0.8提高到0.98时：

补偿前：1000×0.8=800KW补偿后：1000×0.98=980KW同样一台1000KVA的变压器，功率因数改变后，它就可以多承担180KW的负载。注：提高功率因数对于用户来说并不省电，因为你的负荷不变，电表只计量有功功率；对于工矿企业大用户来说，供电部门对其功率因数有一定的要求，达不到要扣罚力调电费；对供电部门来说可以提高输供电效率及供配电设备利用率，同时还可以可以减少线损。如何提高功率因数？？？提高功率因数的方法和措施一、提高自然功率因数二、无功补偿☆提高自然功率因数的方法

在矿山企业中，大量消耗无功功率的而使功率因数降低的主要设备是电动机和变压器，所以应选定此两者为提高功率因数的主要对象。提高自然功率因数的方法如下：（1）正确选择与合理使用电动机，使其经常在满载或接近满载状况下运行，因为这时电动机的功率因数最高；（2）合理地调节负荷，避免变压器空载和轻载运行；（3）尽量选用功率因数较高的电动机拖动，如鼠笼型异步电动机；（4）对恒速运行的大型设备，可选用同步电动机，采用过激磁方式运行，取得超前功率因数，以补偿滞后电流，提高全厂功率因数。☆无功补偿无功补偿通常采用并联电容器作为补偿装置来提高功率因数并联电容器提高功率因数的原理如图（a）所示，在交流电路中，纯电阻电路负载中的电流与电压

同相位；纯电感负载的电流滞后电压90。；而纯电容的电流则超前电压90。。

其向量图如图（b）所示，电容中的电流与电感中的电流相差180°，它们能够互相抵消。选煤厂中的负载，大部分是感性的；总电流I将滞后于电压U一个角度φ。如果将并联电容器与被补偿负载并联，如下图（a）所示，则电容器的电流IC将抵消一部分电感电流，从而使电感电流IL减小到IL1，总电流从I1减小到I2，功率因数将由cosφ1提高到cosφ2，从而达到了补偿的作用。无功补偿的方法项目补偿方法适用范围优点低压个别补偿根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，通过控制、保护装置与电机同时投切。适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补充励磁无功为主。用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点低压集中补偿将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧。以无功补偿投切装置作为控制保护装置。根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。目前是无功补偿最常用的手段。接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性。高压集中补偿将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷，可以减少对电力系统无功的消耗。补偿装置根据负荷的大小自动投切，合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。选煤厂一般采用低压个别补偿来提高单个设备的功率因数，最终在配电变压器的低压侧进行低压集中补偿来提高厂内的功率因数，以避免因功率因数降低而导致力调电费的增加。五、中性点运行方式

电力系统中性点运行方式是指电力系统中星形联接的变压器中性点的运行方式。电力系统的中性点运行方式有不接地、经消弧线圈接地和直接接地三种方式。

下表对三种方式在发生单相接地故障时的运行情况进行比较分析：电力系统中性点接地方式分析选煤厂主要采用中性点不接地系统，当发生单相接地故障时，线电压不变，依然对称，系统可继续运行2h，能够提高供电的可靠性。六、用电经济效益优化1、合理选择主变电源的电压等级2、主变的选择

主变是选煤厂在电网中进行电压等级变换的第一级变压器，是电力公司与选煤厂进行基本电价结算的依据。主变容量选择的合适与否，直接关系到企业近期和中远期生产规模和扩展空间，直接关系到企业的电费成本。

根据负荷情况，选择合适容量的变压器，避免变压器空载和轻载运行。利用综合补偿来提高变压器的一次侧功率因数。电压等级是结算电价的依据，根据选煤厂的用电规模和用电负荷来选择电压等级，选用35KV电压等级。3、采用技术措施，降低电气运行成本平衡分配供电系统中的三相负荷，降低线路损耗。（三相四线制中，如果负荷分配不平衡，供电线路中将产生零线电流