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1、辽宁工程技术大学,第五章 节电及电气化指标,矿山节电 功率因数及其补偿 电费计算法 主要电气化指标,辽宁工程技术大学,本节简介： 一、节约用电的意义： 二、节电的一般措施： 三、电力变压器的经济运行： 1、经济运行： 2、无功经济当量Kec.re ： 3、两台变压器经济运行的临界负荷： 4、Scr的计算公式：,矿井年负荷曲线,辽宁工程技术大学,辽宁工程技术大学,一、节约用电的意义 二、节电的一般措施： 1、加强技术管理，实行计划用电。 2、积极推广节电新技术。 3、设置无功功率补偿装置，人工提高功率因数。 三、电力变压器的经济运行： 1、经济运行： 使电力系统的有功损耗最小而经济效益最佳的运行
2、方式称电力设备的经济运行。 2、无功经济当量：（kw/kvar） 它表示电力系统多输送1kvar的无功功率增加的有功损耗的数值，称为无功经济当量。,辽宁工程技术大学,3、两台变压器经济运行的临界负荷： 如图5-3所示。交点a所对应的负荷Scr就是两台变压器经济运行的临界负荷。 Scr的实际含义是：当实际负荷SScr时，应该一台变压器运行,此时损耗比两台要经济。当实际负荷SScr时,应该两台变压器同时运行, 此时损耗比一台要经济。 4、Scr的计算公式：(两台变压器时),辽宁工程技术大学,式中：Scr-临界负荷； SN,T-变压器额定容量； PidT-变压器空载有功铁耗（查表得）； PN,T -
3、变压器额定有功铜耗（查表得）； Kec,re-无功经济当量 Qid,T-变压器空载无功铁耗； QN,T-变压器额定无功铜耗 对于n台时：式5-6所示。,辽宁工程技术大学,第二节 功率因数及其补偿,一、意义： 二、定义： 三、功率因数低的后果： 四、对功率因数的要求： 五、提高功率因数的方法： 六、并联电力电容器组提高功率因数： 七、自动无功补偿cos装置：,辽宁工程技术大学,一、意义： 1、可以使发电、变电设备和输电线路的供电能力得到充分的发挥； 2、能降低各级线路和供电变压器的功率损失和电压损失。 二、定义： 有功功率与视在功率的比值称为功率因数，用cos表示。cos=P/S，功率因数越接近
4、1越好。 三、功率因数低的后果： 1、使发电机和变压器的容量变小： 2、增加输电电线的功率损失： 3、增加线路的电压损耗：,辽宁工程技术大学,四、对功率因数的要求： 电力部门对用户的功率因数由明确的规定： 1、要求高压供电（6KV以上）的工业及装有带负荷调整电压设备的用户，功率因数应为0.95以上。 2、要求其他电力用户的功率因数应为0.90以上。 3、农业用户要求为0.80以上。 4、煤矿企业地面总变配电所6-10KV母线上的功率因数应达到0.95以上。,辽宁工程技术大学,五、提高功率因数的方法：（有两大类） 1、提高自然功率因数： 尽量采用鼠笼异步电动机： 避免电动机与变压器的轻载运行：
5、对不需调速的大型设备，尽量采用同步电动机： 尽量采用高压电动机： 绕线式异步电机同步化： 2、人工补偿提高功率因数： 并联移相电容器组： 采用同步调相机： 采用可控硅静止无功补偿器： 采用进相机改善功率因数：,辽宁工程技术大学,六、并联电力电容器组提高功率因数： 1、补偿方式及补偿区： 高压集中补偿：如图5-4所示中的C1； 低压成组补偿：如图5-4所示中的C2； 分散就地补偿：如图5-4所示中的C3。 2、接线方式： 补偿电容器组常按三角形接线，如图5-5所示。主要原因如下： 可以防止电容器容量不对称而出现过电压（升为线电压） 三角形接线时，若发生一相短线，只是补偿容量减少，而星形时，则失去
6、补偿。 可充分发挥电容器的补偿能力：三角是星形3倍,辽宁工程技术大学,3、无功补偿的计算：分四步进行 确定母线上的自然功率因数： 设计时：cos1=Pca/Sca Pca计算有功功率 （ Pca=PN ） Sca计算视在功率 Qca计算无功功率 生产矿井： Wwa电度表上的有功电耗量 Wre电度表上的无功电耗量,辽宁工程技术大学,使cos1提高到cos2所需的补偿容量Qc： Qc=KLo.arPca(tg1- tg2) 式中：Qc所需电容器组的总电容量Kvar； Kco.ar平均负荷率,计算时取0.7-0.85； tg1、tg2补偿前、后功率因数角的正切值； Pca610KV母线上的计算有功负
7、荷KW。 计算电容器的总台数N： 每相电容器的台数： n = N/3,辽宁工程技术大学,式中：Qc-三相所需总电容器容量（表5-1所示) ；qc -单台电容器容量； Vo,- 电网工作电压； VNC- 电容器额定电压。 选择实际台数： 当单母线分段时 ，N应为6的倍数（煤矿均为分段）; 当单母线不分段时，N应为3的倍数; 七、自动无功补偿cos装置：（简单了解） 1、组成与特性： 2、自动补偿控制原理,辽宁工程技术大学,第三节 电费计算法,基本电费； 流动电费； 力率调整电费,辽宁工程技术大学,一、基本电费： 是指按用户用电容量计算的电费，不管实际耗电量多少，只按安装的变压器及高压电动机的容量
8、来收费。 Eba=K1(Sm+Sn.T) 式中：Eba基本电费 K1计算系数（国家定） Sm电机接用容量 SM=PN/ cos Sn.T变压器的额定容量,辽宁工程技术大学,二、流动电费： 是按用户电度表上的度数计算电费： Emo=K2Wa 式中：Emo 流动电费 元/月 K2 计算系数（当地取K2=0.5元/KW.h） Wa 月有功电度表读数,辽宁工程技术大学,三、力率调整电费： 是根据用电力率（功率因数）水平的高低而增或减收的电费，当低时电费增加，当高时减少，当正常时免。 Ead=K3(Eba+Emo) 式中：Ead减收或追加电费；K3调整率（电力部门规定）；Eba基本电费；Emo流动电费
9、四、企业总电费： E2=Eba+EmoEad Ead前的符号，当cos高于0.95时取负号，低于时取正号，正常时取0。,辽宁工程技术大学,第四节 主要电气化指标,一、全矿功率因数： 二、吨煤电耗： 三、吨煤电费： 四、劳动力电气装备程度：,辽宁工程技术大学,一、全矿功率因数： cos= 0.95 二、吨煤电耗：（有两项） 1、综合电耗：每生产1t原煤消耗的有功电量（辅助生产的电耗） Cs.e = 式中：Wa全年的有功电量消； 全年的实际原煤产量；,辽宁工程技术大学,2、原煤电耗：每产1t原煤与原煤生产有关的生产环节所消耗的有功电量。 Cc.e = （不含辅助生产的电耗） 三、吨煤电费： EC
10、= 式中：Ey全年电费 全年煤产量,辽宁工程技术大学,四、劳动力电气装备程度： 每个工人每小时所消耗的有功电量： De.w= 式中：De.w-劳动力电气装备程度 Wa全年有功电耗 8每班工作小时 350全年工作日 Qm全矿在册职工数,节能-高压变频器对煤矿行业的改造 拓展,辽宁工程技术大学,1、矿井提升机 作为矿井井下和地面的工作机械，矿井提升机（mine hoist）是一种大型绞车。用钢丝绳带动容器（罐笼或箕斗）在煤矿井筒中升降，完成输送物料和人员的任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械，如图一是矿井
11、提升机结构图，图二是改造后的矿井提升机工作原理,辽宁工程技术大学,图一,矿井提升机,辽宁工程技术大学,高压变频改造后的提升机工作可靠性提高了。由于变频器采用的是进口电子器件，寿命长，且具有完善的保护功能，用于提升绞车控制时，其可靠性很高，减少了故障率。 采用变频器控制提升机后，降低了运行噪声、发热量，改善了现场环境，而且使能源消耗大大降低。节能效果显著，据实测可达到30%以上。,改进的矿井提升机 节能效果,2 皮带机,辽宁工程技术大学,与提升机的用途基本同理，皮带机也是从井下运送煤到地面。区别在于皮带机的功率更大，它的启动和运行方式为绕线电机经转子绕组降压启动后工频运行，经液力耦合器切换至皮带机,皮带机,辽宁工程技术大学,改进的皮带机 节能效果,辽宁工程技术大学,经过变频技术改造后皮带机彻底实现了皮带输送机的软起、软停运行方式，使皮带机在工作中更加性能稳定。系统的功率因数在整个过程中达0.9以上，大大节省了无功功率。 采用变频器驱动后，使系统总的传递效率要比液力偶合器驱动的效率高5%10%系统效率。改造后系统可以根据负载变化情况自动调整输出频率和输出力矩，改变了以前电机工频恒速运行的模式，在很大程度上节约了电力能源消耗。,本章习题：,辽宁工程技术大学,习题 5.4 习题 5.5 习题 5.7 习题 5.9 习题 5.10 习题 5.12,
