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1、韩韩家湾家湾矿矿使用静止无功使用静止无功发发生量（生量（SVG）的）的经济经济效益分析效益分析任任晓东晓东韩韩家湾煤家湾煤矿矿韩家湾煤矿是 2007 年技改投产的矿井，设计为双回路供电，一路由前石畔 110KV 变电所供来 35KV 电压，另一路由石圪台 35KV 变电所供来35KkV 电压。本矿 35KV 变电所设计为电容器，电抗有级手动投切无功功率补偿系统，由矿井于设计生产能力与实践生产能力的差异较大，负荷率保持在 70%左右。无功补偿为两级各 1500kvar，投入一级形成欠补现象，全部投入形成过补现象。加上负荷的瞬时变化，手动投切的不便利因素。形成了长期功率因数低下（84%） ，供电质
2、量差，能耗大现象。因功率低下每月被电力部门罚款，平均每月在三万以上，累计罚款近 100万元。能耗损失及供电质量低下造成设备损失价值无法估量。必须加以改进。一。选用一。选用 SVGSVG 的合理性及必要性的合理性及必要性对于供电系统的无功补偿，传统上只用滤波装置实现。但对于负荷变化较频繁，尤其是门式起重机无功的变化频繁，若仅装设谐波滤波装置，由于其无功补偿是恒定的，因此就造成了在母线负荷重的时候，无功功率的补偿不足，而在负荷轻的时候，无功又倒送回电网。使母线电压升高。针对电力、矿山、冶金等行业的电力负荷特点，国内外对动态功补技术都进行了研究，主要类型分为如下几种：（1）分组投切电容器方式：也就是
3、我们目前使用的方式，真空接触器（断路器）投切方式，投切时开关触头间会产生电弧，因电容回路的通断过程中会产生较高的操作过电压和冲击电流，触头间易产生电弧燃，对开关及电容器安全运行产生较大的影响。（2）磁阀式补偿方式：装置由补偿电容器和并联可调电抗器组成，通过高阻抗电抗器磁通的调节，使其与并联电容器中多余的容性无功容量平衡。这是自饱和电抗器补偿方式的一种变型产品，因损耗大，运行成本高，调节速度慢，补偿范围有一定的限制，属于淘汰技术。（3）静止型动态无功补偿装置(SVC)：该装置为晶闸管控制电抗器+滤波装置(TCR+FC)方式。其功能具有平滑调节无功补偿容量、系统响应速度快，并能综合治理谐波，普遍应
4、用在煤矿系统、冶炼行业、电力系统和电气化铁道等，但由于本矿场地比较小，补偿容量又比较小，SVC 受场地及容量限制。同时用 SVG 解决容性无功损耗较大。（4）静止无功发生器 SVG，就是专指由自换相的电力半导体(IGBT、IGCT 等)桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。SVG 可以根据负载特点和工况，自动调节其输出的无功功率的大小和性质（容性或者感性） 。因此，从本质上讲，SVG 可以等效为大小可以连续调节的电容或电抗器。SVG 是目前最为先进的无功补偿技术，其基于电压源型变流器的补偿装置实现了无功补偿方式质的飞跃。它不再采用大容量的电容、电感器件，而是通过大功率电力电子器件的高频开关实现无
5、功能量的变换，占地面积小，自身不产生谐波，还可以实现滤波功能。本矿补偿容量较小，所以很适宜采用 SVG一、一、SVGSVG 节能降耗的途径节能降耗的途径1 1、功率因数的提高产生的节能降耗。、功率因数的提高产生的节能降耗。电气设备的运行即要从电源取得有功功率，同时还需要取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，因此电气设备就无法维持在额定磁场状态下工作，用电设备两端电压就会下降，影响到电气设备的运转。如果从发电机和高压输电线路来供给设备大量的无功功率，则使功率因数变得很小，有功功率供给也会远远满足不了负荷的需要。同时还会造成供电质量的下降，所以
6、从发电机和高压输电线路来供给设备的无功功率是不合理的。这就需要在电网增加无功补偿设备来补偿无功功率，以保证电气设备的运行，可见在电网中进行无功补偿是十分必要的。企业通过提高功率因数，一方面降低了电费，另一方面减轻了电网的负担，降低了线损，节约电能。2 2、消除谐波减少附加损耗。、消除谐波减少附加损耗。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，谐波过电流、谐波过电压使电器设备因电流中高频的成分的增加导致产生的涡流损耗增加从而引起设备过热，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。它们还会使电流线圈产生振动和噪声。谐波还会引起电力系统局部谐振，使谐波含量放大，造成电容等设备的烧毁。谐波还会引起
7、继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱，对电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备产生严重干扰。因此，消除了谐波提高了设备使用寿命同时减少了电能损耗。3 3、提高电能质量，保障生产，产能提高企业增加的效益。二、具体计算：二、具体计算：目前，无功补偿设备的节能计算主要有以下两种：目前，无功补偿设备的节能计算主要有以下两种：方法方法 1 1：根据企业供配电系统节能监测方法 、 工矿企业电力变压器经济运行导则等国家规定，我们采用无功经济当量来衡量 SVG 设备的节能效益。首先我们来了解一下无功当量的概念。大家都知道有功功率是能量的单位，但无功率功不是，为了清楚的表达无功功率与能量的关系，通过计算
8、和实验，找出了无功功率与有功功率之间的关系：在系统中每投入 1kvar 无功功率，在发电厂的直配电路中节约有功功率为0.020.04kw，在二级变压供电时节约有功功率为 0.050.07kw，在三级变压供电时节约有功功率为 0.080.09kw（详见工矿企业电力变压器经济运行导则 ） 。SVG 基波有效补偿容量为 1.5Mvar，按每月有效供电 25 天计算，系统年节约有功功率为：Pj=15000.08242512=86.4 万 KW/h按有功电度电费 0.45 元计算，年节约费用为：MI=Pj0.45=38.88 万元。方法方法 2 2：（1）变压器节能计算变压器的有功功率节约值：P=K N
9、PCOSCOSSP )11(2 22 122P2-变压器负载侧额定输出功率（KW）SN-变压器额定容量（KVA）cos1-变压器补偿前功率因数cos2-变压器补偿后功率因数PK-变压器短路损耗（KW）P=（3792.6/6300）2（1/0.862-1/0.952）80=7.07KW(变压器负载率按 70%考虑，平均功率因数按 0.86)按有功电度电费 0.45 元计算，按变压器月运行 28 天，年节约费用为：M1=P0.45242812=2.57 万元。（2）功率因数调整费率节约计算：按将韩家湾变电所的功率因数从 0.86 补偿至 0.95，有功电费 0.45元/KWh，变电所月总有功按 2
10、54.86 万 KWh，变压器容量 6300KVA 计算(暂不考虑基础电价)：月电量电费=254.860.45=114.69 万元月功率因数调整费用=月电量电费功率因数调整费率=114.690.02=2.294 万元(与实际运行的基本情况相符)SVC 装置投运后，功率因数可达 0.95，奖励率为 0.0075，因此，月功率因数奖励费用=月电量电费功率因数奖励率=114.690.0075=0.86 万元月功率因数节省电费=月功率因数调整费用+月功率因数奖励费用=2.294+0.86=3.154 万元因此，此项电费年节省 M2=3.15412=37.85 万元方法 1 的计算是补偿无功后补偿设备在
11、电网系统中节能降耗、节约的效益分析，方法 2 的计算主要是从用户低功率因数对电网造成损失而缴纳的费用方面进行的效益分析，从本质上看两种方法反应的是同一个问题，只不过是用户因功率因数过低交纳的罚款有时大于缺乏无功所造成的损失而已，这也是两种方法计算值不同的原因本矿设计选用成熟、可靠、先进、实用的，基于 DSP 全数字控制系统的 SVG 新型动态无功补偿装置。主要元器件选用国外著名公司的进口产品，IGBT 或 IGCT 采用原装进口优质元件，因其导通一致性好、压降小、热阻小，最适合高压 SVG 装置的长期可靠运行；阻容吸收采用德国ELECTRONICON 公司产品、光纤采用美国 HP 公司产品；在方案上是合理的，在生产运行是可靠的，节能效果是显着的，经济性是很高的。将给矿井安全生产，成本控制，节能减排等工作带来业绩。韩家湾煤矿 任晓东2010 年 5 月 5 日
