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摘要：通过对李雅庄矿洗煤厂部分泵类设备和供电系统存在的问题分析研究，进行了变频改造和供电系统无功补偿改造，取得了良好的经济效益和社会效益，对于同类型洗煤厂具有一定的借鉴意义。
关键词：供电系统；存在问题；变频器；无功补偿
In liyazhuang coal mine: part of the pump equipment and power system analysis and study of existing problems, the reconstruction of inverter and power system reactive power compensation, achieved good economic and social benefits, for the same type coal washery has certain reference significance.
Key words: power system; There is a problem; Frequency converter; Reactive power compensation
中图分类号：S210.4文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、李雅庄矿选煤厂供电系统基本情况
李雅庄矿选煤厂是霍州煤电集团公司李雅庄矿井配套的洗煤厂，设计年入洗能力185万吨，年用电量约1700万度，设计电耗9.32KWh/吨原。2004年6月正式投入生产运行。
李雅庄矿选煤厂6KV母线采用单母线分段联络。全厂主要变压器容量为：原煤两台800KVA变压器（一用一备），主厂房四台1250KVA变压器（三用一备），主厂房一台400KVA变压器作为检修和主厂房照明电源。主厂房低压供电系统有功率因数自动补偿装置，原煤车间供电系统没有功率因数自动补偿装置。
全厂动力设备电源除合格介质泵为6KV供电 ，化验室，油脂库设备为380V供电外，其余均为660V供电。全厂660V配电室（点）9个，380V配电室（点）3个。全厂现有用电设备装机台数为209台，装机容量为5636.2KW，工作台数为117台，工作容量为3962.2KW。其中100KW以上的主要大负荷为9台设备，工作容量为1828KW。
二、能耗设备及供电系统存在的问题
我厂部分泵类设备由于设计时考虑到系统运行的稳定性，选择余量较大，这些设备总装机容量为934KW，占总装机容量的17%，占总工作容量的23%。其负载特性为泵类负载，原来的控制方式为全速运行，通过闸板调节控制压力和流量，有明显的能耗浪费现象。
我厂供电系统原设计低压部分有功率因数自动补偿装置，补偿总无功量为1344Kvr，高压系统设备和原煤车间供电系统没有功率因数自动补偿装置。导致我厂供电系统虽然经过补偿，功率因数仍仅为0.83，远低于国家0.9的电网功率因数标准，由于无功电流的大量存在，在线路上有相当的能耗损失，同时面临因功率因数过低导致的考核追加电费。
三、节能技术改造
（一）变频改造
采用三台660V低压变频器柜，两台6KV高压变频器柜接入原有的单元控制系统，并对每台变频器柜设置旁路功能，实现了变频和工频运行的切换选择。
原理图如下：
变频器通过对电机电流的解耦调制，达到对转矩的快速响应和精确控制，并进行大范围的调速运行。同时，变频器具有过载、过电压、欠压、缺相、短路等自诊断和保护功能，一旦变频器发生故障或进入保护状态，变频器均发出报警信号，通知运行人员，并以全中文方式显示和记录故障原因、故障位置、故障发生时间以及发生故障时变频器各状态参数，以便于故障排除。
（二）无功补偿装置安装
设计补偿高压电容器无功总量为1500Kvr。在6KV配电系统安装控制装置柜体1面，电容器、电抗器柜体3面。控制装置箱体内安装控制器（1台）、高压真空开关（5台）、电容组微机保护单元等，电容器、电抗器柜体内安装放电TV（15台）、电容器保护电流检测TA（5路）、串联电抗器（15台）、高压并联电容器（15台）、避雷器（3只）等。
按照功率因数设定值和无功需求量，依据“先投后切”的原则自动循环投切电容，保证每组开关均匀的动作次数。以主变低压侧电压、功率因数和无功需求量作为控制目标，实现主变有载调压，控制电压在设定的范围内；分5组自动跟踪投切电容，充分利用电容的无功补偿作用将功率因数控制在设定的范围内。
四、节能效益对比
（一）变频器改造效益对比
根据电机工频实际运行电流计算出工频时实际功率W工，再根据电机变频实际运行电流计算出变频时的实际功率W变，节电率I=（W工-W变）/ W工。改造前后电费情况按照实际运行工况确定,一年以300天，一天以16个小时计量 ，电费按0.5元/度计算。
由此得出以下改造前后运行功率对比、节电率、年节约电费表：
（二）无功补偿改造效益对比
无功补偿的经济效益一方面是体现在减少线路损耗方面，我厂配电站以两条长度500米的YJV22-300电力电缆自矸石电厂引入35/6kV母线，其阻抗经计算为0.0473欧姆；年用电量约为1700万千瓦时，年平均功率因数为0.83，全厂动力设备装机容量5295.7kW，工作容量3603.7kW，电路中的电流为185.3A；改造后功率因数提高到0.9，電流降为160.2A。
可计算得该线路年节电量⊿W为⊿W=42681.3-31898.4=10782.9千瓦时，以平均电费0.51元/千瓦时来计算可得将功率因数从0.83提高到0.9，每年可节约电费5499.3元。
另一方面，供电部门根据功率因数对电力用户的电费进行调整方面。以0.90为标准值的功率因数调整中，功率因数为0.83时，电费增加3.5%，功率因数为0.9时，电费不增加。我厂年用电量约为1700万千瓦时，以平均电费0.51元/千瓦时来计算可得将功率因数从0.83提高到0.9时，电费的差值为： 17000000×0.51×0.035=303450元
从以上两方面计算，每年通过无功补偿产生的经济效益为：303450+5499.3=308949.3元
从以上两大项可以得出年节电效益为：804552+308949.3=1113501.3元
结束语
通过高低压变频器、无功功率补偿装置的改造投入，大大减少了我厂的电力能源消耗，提高了我厂供电系统的功率因数。这对于我厂加强节能管理，提高能源利用效率，确保实现“十一五”节能工作目标，具有十分重要的意义。
关键词：供电系统；存在问题；变频器；无功补偿
In liyazhuang coal mine: part of the pump equipment and power system analysis and study of existing problems, the reconstruction of inverter and power system reactive power compensation, achieved good economic and social benefits, for the same type coal washery has certain reference significance.
Key words: power system; There is a problem; Frequency converter; Reactive power compensation
中图分类号：S210.4文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、李雅庄矿选煤厂供电系统基本情况
李雅庄矿选煤厂是霍州煤电集团公司李雅庄矿井配套的洗煤厂，设计年入洗能力185万吨，年用电量约1700万度，设计电耗9.32KWh/吨原。2004年6月正式投入生产运行。
李雅庄矿选煤厂6KV母线采用单母线分段联络。全厂主要变压器容量为：原煤两台800KVA变压器（一用一备），主厂房四台1250KVA变压器（三用一备），主厂房一台400KVA变压器作为检修和主厂房照明电源。主厂房低压供电系统有功率因数自动补偿装置，原煤车间供电系统没有功率因数自动补偿装置。
全厂动力设备电源除合格介质泵为6KV供电 ，化验室，油脂库设备为380V供电外，其余均为660V供电。全厂660V配电室（点）9个，380V配电室（点）3个。全厂现有用电设备装机台数为209台，装机容量为5636.2KW，工作台数为117台，工作容量为3962.2KW。其中100KW以上的主要大负荷为9台设备，工作容量为1828KW。
二、能耗设备及供电系统存在的问题
我厂部分泵类设备由于设计时考虑到系统运行的稳定性，选择余量较大，这些设备总装机容量为934KW，占总装机容量的17%，占总工作容量的23%。其负载特性为泵类负载，原来的控制方式为全速运行，通过闸板调节控制压力和流量，有明显的能耗浪费现象。
我厂供电系统原设计低压部分有功率因数自动补偿装置，补偿总无功量为1344Kvr，高压系统设备和原煤车间供电系统没有功率因数自动补偿装置。导致我厂供电系统虽然经过补偿，功率因数仍仅为0.83，远低于国家0.9的电网功率因数标准，由于无功电流的大量存在，在线路上有相当的能耗损失，同时面临因功率因数过低导致的考核追加电费。
三、节能技术改造
（一）变频改造
采用三台660V低压变频器柜，两台6KV高压变频器柜接入原有的单元控制系统，并对每台变频器柜设置旁路功能，实现了变频和工频运行的切换选择。
原理图如下：
变频器通过对电机电流的解耦调制，达到对转矩的快速响应和精确控制，并进行大范围的调速运行。同时，变频器具有过载、过电压、欠压、缺相、短路等自诊断和保护功能，一旦变频器发生故障或进入保护状态，变频器均发出报警信号，通知运行人员，并以全中文方式显示和记录故障原因、故障位置、故障发生时间以及发生故障时变频器各状态参数，以便于故障排除。
（二）无功补偿装置安装
设计补偿高压电容器无功总量为1500Kvr。在6KV配电系统安装控制装置柜体1面，电容器、电抗器柜体3面。控制装置箱体内安装控制器（1台）、高压真空开关（5台）、电容组微机保护单元等，电容器、电抗器柜体内安装放电TV（15台）、电容器保护电流检测TA（5路）、串联电抗器（15台）、高压并联电容器（15台）、避雷器（3只）等。
按照功率因数设定值和无功需求量，依据“先投后切”的原则自动循环投切电容，保证每组开关均匀的动作次数。以主变低压侧电压、功率因数和无功需求量作为控制目标，实现主变有载调压，控制电压在设定的范围内；分5组自动跟踪投切电容，充分利用电容的无功补偿作用将功率因数控制在设定的范围内。
四、节能效益对比
（一）变频器改造效益对比
根据电机工频实际运行电流计算出工频时实际功率W工，再根据电机变频实际运行电流计算出变频时的实际功率W变，节电率I=（W工-W变）/ W工。改造前后电费情况按照实际运行工况确定,一年以300天，一天以16个小时计量 ，电费按0.5元/度计算。
由此得出以下改造前后运行功率对比、节电率、年节约电费表：
（二）无功补偿改造效益对比
无功补偿的经济效益一方面是体现在减少线路损耗方面，我厂配电站以两条长度500米的YJV22-300电力电缆自矸石电厂引入35/6kV母线，其阻抗经计算为0.0473欧姆；年用电量约为1700万千瓦时，年平均功率因数为0.83，全厂动力设备装机容量5295.7kW，工作容量3603.7kW，电路中的电流为185.3A；改造后功率因数提高到0.9，電流降为160.2A。
可计算得该线路年节电量⊿W为⊿W=42681.3-31898.4=10782.9千瓦时，以平均电费0.51元/千瓦时来计算可得将功率因数从0.83提高到0.9，每年可节约电费5499.3元。
另一方面，供电部门根据功率因数对电力用户的电费进行调整方面。以0.90为标准值的功率因数调整中，功率因数为0.83时，电费增加3.5%，功率因数为0.9时，电费不增加。我厂年用电量约为1700万千瓦时，以平均电费0.51元/千瓦时来计算可得将功率因数从0.83提高到0.9时，电费的差值为： 17000000×0.51×0.035=303450元
从以上两方面计算，每年通过无功补偿产生的经济效益为：303450+5499.3=308949.3元
从以上两大项可以得出年节电效益为：804552+308949.3=1113501.3元
结束语
通过高低压变频器、无功功率补偿装置的改造投入，大大减少了我厂的电力能源消耗，提高了我厂供电系统的功率因数。这对于我厂加强节能管理，提高能源利用效率，确保实现“十一五”节能工作目标，具有十分重要的意义。