煤炭企业如何选择配电网电压等级

煤炭企业如何选择配电网电压等级

尹立坤

（通化矿业（集团）有限责任公司机械动力处吉林白山134300）

摘要：煤矿地面变电所电源一般取自配电网，配电网电压的高低对煤矿供电有很大影响。本文通过实例从电能损耗及电压损失两方面分析，直观的说明配电网电压的高低对煤矿供电的影响，为煤矿地面变电所选择电源电压时起指导作用，为电网电源电压等级的确定奠定理论基础。

关键词：配电网电压；电能损耗；电压损失

我国电网按其在电力系统中的作用不同分为输电网和配电网。输电网是将发电厂、变电所相互连起来的送电网络；配电网是直接将电能输送到用户的网络。煤炭企业的电能一般取自配电网，其配电电压有10KV、35KV、66KV、110KV等。在配电网距离、规格一定时，电压越高，电能、电压损失越小，供电质量越好，供电越可靠。所以配电网采用高电压，可以提高供电容量，降低线路电能损耗，减少线路电压损失，增大配电网供电半径，但投资较高。

煤炭企业可在经济、合理、可靠的前提下选择不同电压的配电网，但必须以可靠为第一原则，通矿公司所属各矿采用配电网的电压为10KV或66KV不等。如何选择配电网的电压，可通过实例从电能损耗及电压损失进行估算分析。

某矿变电所实际负荷(有功功率)为9000KW，无功补偿后系统功率因数cosΦ=0.9。该变电所要通过30KM、LGJ-240架空配电网获取电能。下面以不同的配电电压从电能损耗及电压损失进行计算。

一、配电网电压分别为10KV、66KV、110KV时的电能损耗

配电网的电流I=（《煤矿电工手册》二分册上4-7-45页）

式中：I—电流(A)

P—有功功率(KW)

U—电网电压(KV)

cosΦ—功率因数

配电网的电能损耗△P=（《电工学》中册第533页）

式中：△P—电能损耗(W)

I—电流(A)

r—单位长度电阻(Ω/KM)r=0.13Ω/KM

L—线路长度(KM)

1.配电网电压为10KV时电能损耗

10KV配电网的电流I==577.35A

10KV配电网的电能损耗

△P10=3×577.35A×577.35A×0.13Ω/KM×30KM

=3899996.36W≈3900KW

2.配电网电压为66KV时电能损耗

66KV配电网的电流I==87.48A

66KV配电网的电能损耗

△P66=3×87.48A×87.48A×0.13Ω/KM×30KM

=89537.18W≈90KW

3.配电网电压为110KV时电能损耗

110KV配电网的电流

I==52.49A

110KV配电网的电能损耗

△P110=3×52.49A×52.49A×0.13Ω/KM×30KM

=32235.84W≈32KW

二、配电网电压分别为10KV、66KV、110KV时的电压损失

架空配电网的电压损失计算有查表法和公式法，由于经验公式及数据选用，计算数值会有少许偏差，但经过对比不会影响计算结果。

查表法：三相架空线路电压损失百分数

△U﹪=△u﹪×M（《煤矿电工手册》上4-7-47页）

式中：△U﹪—电压损失百分数

△u﹪—单位负荷矩时的电压损失百分数

架空线路电压10KV、cosΦ=0.9时，△u﹪=0.316

架空线路电压66KV、cosΦ=0.9时，△u﹪=0.009

架空线路电压110KV、cosΦ=0.9时，△u﹪=0.0028

M—负荷矩(MW·KM)9MW·30KM=270MW·KM

公式法：三相架空线路电压损失

△U=（《煤矿供电》第205页）

式中：△U—电压损失（V）

I—电流（A）

r—线路单位长度电阻(Ω/KM)r=0.13Ω/KM

x—线路单位长度电抗(Ω/KM)

当U=10KV时x取0.357Ω/KM

U=66KV时x取0.4Ω/KM

U=110KV时x取0.413Ω/KM

L—线路长度(KM）

cosΦ—功率因数0.9

sinФ—功率因数角的正弦值0.436

1.配电网电压为10KV时线路电压损失

查表法：△U﹪10=0.316﹪×270=85.32﹪

公式法：三相架空线路电压损失

△U=×577.35A×30KM×(0.13Ω/KM

×0.9+0.357Ω/KM×0.436)=8180V

△U﹪10=8180/10000×﹪=81.8﹪

2.配电网电压为66KV时线路电压损失

查表法：△U﹪66=0.009﹪×270=2.43﹪

公式法：三相架空线路电压损失

△U=×87.48A×30KM×(0.13Ω/KM

×0.9+0.4Ω/KM×0.436)=1324.59V

△U﹪66=1324.59/66000×﹪=2﹪

3.配电网电压为110KV时线路电压损失

查表法：△U﹪110=0.0028﹪×270=0.756﹪

公式法：三相架空线路电压损失

△U=×52.49A×30KM×(0.13Ω/KM×

0.9+0.413Ω/KM×0.436)=810V

△U﹪110=810/110000×﹪=0.74﹪

通过以上计算结果可以看出，查表法和公式法计算结果相近。当配电网电压为10KV时，线路电能损耗过大，占该矿实际负荷的43.3﹪，电压损失达配电网电压的81.8﹪，该配电网不能输送可靠的电能，电压的损失使该矿设备不能正常运行；当配电网电压为66KV时，线路电能损耗占该矿实际负荷的1﹪，电压损失达配电网电压的2﹪，该配电网可以输送可靠的电能，电压的损失在允许范围内，该矿设备可以正常运行；当配电网电压为110KV时，线路电能损耗仅占该矿实际负荷的0.36﹪，电压损失仅达配电网电压的0.74﹪，该矿设备也可以正常运行。

煤炭企业在选择配电网电压时不应有少投资见效快的想法而追求低电压，会得不偿失，重复建设，也不应为减少线路损失而盲目选择高电压，会使投资增加，加重企业负担。煤炭企业应根据本地域配电网电压种类，立足当前并考虑后期发展情况，权衡利弊，选择合理的配电网络，以保证电网经济、安全、可靠供电。

参考文献

[1]顾永辉范廷瓒主编.《煤矿电工手册》煤炭工业出版社.1987.9

[2]刘思沛聂文龙崔景岳郑涵生主编.《煤矿供电》煤炭工业出版社.1985.9

[3]哈尔滨工业大学电工学教研室主编.《电工学》水利水电出版社.1978.8

[4]国家电力监管委员会中心编写组主编.《电工进网作业参考教材》中国财政经济出版社.2012.12

作者简介：尹立坤男汉族1972年出生1994年毕业于海拉尔煤炭工业学校煤矿机电专业

通化矿业（集团）有限责任公司机械动力处电力科科长电气工程师