摘要：电容器补偿技术在矿山供电系统中应用不仅能够提高电力系统的稳定性，还能加强电流的使用效率，在提升工作单位的经济效益方面也具有非常重要的意义，所以，一定要在我国的矿山开发以及社会发展过程中推广使用。另外，作为矿山开发的相关人员，一定要按照相关规范标准来开展工作，要在确保安全的前提下发挥电容器补偿技术的作用，从而提高矿山供电系统的工作效率。本文电容器补偿技术的概述，分析矿山供电中电容器补偿技术的应用并提出了注意事项。
关键词：矿山供电；电容器；补偿技术；应用
矿产资源是人类社会生产中必不可少的一项重要资源，随着资源开发的不断加快，加强资源开发的技术水平对于提高资源的利用率也有着非常重要的意义。在进行矿产资源开发的过程中，机电设备的成本投入对于矿产生产也有着重要的影响，如果机电设备准备不足，矿山开发工作也会受到严重的限制。我国目前的矿山开发中对机电设备的使用还存在着很多的问题，还需要进一步的加以改进和完善。其中主要表现为对系统设备的管理和维修等方面的重视程度不足以及电气设备等没有合理的进行利用等。在矿山开发的过程中，合理的利用电容补偿技术能够有效的降低矿山开采所需要的电力消耗，对于提高矿山企业的经济效益有着非常重要的作用，也是企业降低生产成本的重要途径之一。因此矿山企业对于电容器补偿技术的开发和研究也给予了更多的重视，从我国矿山开发事业长远发展来看，这项技术的应用也是实现我国矿产企业可持续发展目标的重要条件。
一、电容器补偿技术的概述
所谓的电容器补偿技术，实际就是一项能够提高电能利用率的技术，其中电容器的组成部分主要包括芯子和箱壳，它们是电容器最主要的零件，更是保障电容器安全运行的基础。芯子主要是由单独的元件和绝缘件组成，在电容器的工作过程中，芯子的内部元件会以并联或者是串联成电阻的形式存在，从而起到传导和隔热的功能。如果在电容器工作时出现了温度较高的现象，芯子内部的元件就会烧卷压扁，中断通过的电流，防止出现系统受损的现象，从而实现电容器的自我保护；而箱壳主要是由薄钢板焊接形成的，焊接部分可能会存在一定的缝隙，而且在箱盖上还要留有出现套管。电容器在工作过程中，箱壳会起到一定的保护作用，还能确保电容器在安全稳定的环境下运行。所以说，电容器补偿技术的应用不但能够加强供电中的电流使用率，还能确保电流运行的稳定性，因此，一定要对电容器补偿技术引起高度的重视。
二、电容器补偿技术在矿山供电中的应用
目前在电容器补偿技术的应用上已经取得了一定的成绩，特别是在矿山供电系统中，通过对电容器补偿技术的应用和改进，能够更好的保障矿山供电的质量和效率。
1、选择电容器。采用BW63-12-1-TM 电容器，额定电压为6.3KV，额定容量为12KVar，三相自然功率因数为cosφ=PQ。其中P 表示采取内有功负荷；Q 表示无功功率。需要配置静电电容器装置。通过平均负荷系数、采取负荷等相关数值的确定，可以利用额定容量计算公式，最终得出配置电容器额定功率的大小，进而可以得出电容器三相变压系数值，得出最终的电容器电阻大小，选择相适应的电容器设备。
2、经济效益分析。在供电系统中利用电容器设备的最终目的是提高单位产生效率，节约总的投入成本，因此，分析其经济性具有重要的作用和意义，是一个值得思考和重视的问题。矿山开采区域最大的负荷P=1203KW，cosφ=0.92 固定数值时，所需要的变压器S2=P/cosφ，可以得出电容器的功率应该为1302VA。通过这种计算方式，当cosφ 发生变化时，也能根据实际供电系统中的电压和负荷计算得出变压器的利用率。当电容器的利用率越高时，单位内的总投入成本也会相对下降，其输出线路上的电流将会变小，这样就能很好的减少电损消耗和电压流失情况，提高供电系统中的功率补偿效率，其为企业争取更多的经济价值，补偿技术具有很强的适用性。
3、电容器的试运行。在选定电容器设备之后，就要进行试运行，在确保运行安全之后才能正式投入使用。电容器设备的试运行要在安全的环境下进行，将电容器放进电容器柜中，保障技术人员的人身安全。某单元在进行电容器设备的试运行时，采用的电容器柜是型号为GR-1-05型的固定式补偿高压电容器柜，在供电系统的运行过程中，熔断器中的熔丝的额定电流通常不会大于220A，而且当系统全部开启时，电容器中的蜂拥值不会超出标准电流，在这种情况下能够防止出现熔断器熔丝烧毁的现象，避免事故的发生。
4、电容器的安全保护。其实，电容器的安全保护是在安装之后开展的工作，在电容器正式投入运行时，技术人员一定要做好电容器的安全保护工作，确保供电效率的提升。通常情况下，电容器的运行状态都不相同，如果出现脱机运行的现象，一定要及时采取有效的处理措施。而且，现在的电容器都带有报警功能，所以，技术人员一定要充分发挥报警功能和自动开关功能的作用，对电容器的运行状态进行监测，防止出现电容器爆炸的现象，给供电系统带来严重的损失。
5、需要注意的事项。在电容器的应用过程中应该重点注意以下事项：首先，电容器的安全运行和保护。电容器在运行过程中的安全性直接影响着人们的生命安全，所以，一定要在电容器柜中进行使用，而且在投入使用时，其环境的温度要大于-40℃，熔断器还应该能够承担电容器寿命期间或者定期更换期间的操作涌流。另外，要确保操作涌流的最高值小于标注电流值，通常情况下应该将额定电流控制在电容器电流1.4-1.5 倍左右，这样能够避免出现由于高温造成的爆炸事故；其次，电容器的安全检查。一定要对电容组的负荷进行严格检查，每当电容器组从网路断开时，就应该自动进行放电，而且要在10 分钟之内快速将额定电压的峰值剩余电压降低到15V 或者是更低的状态，以防超过高峰值。另外，为了加强电容器运行的安全性，应该将自动发电装置与电容器连接在一起，而且还要注意线路上所有接触处的安全性，从而提高整个线路的安全性。如果线路接触处出现了问题，会在一定程度上影响电容器的使用，导致事故的发生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆再有，在人与电容器接触之前，就算是电容器已经实现了自动放电，也要使用绝缘的接地金属感与电容器的出线端短接，实现放电，在放电完成之后工作人员才能进行下一步的操作。所以说，在矿山供电中使用电容器补偿技术是一项非常复杂的工作，要想真正实现效益的提升，安装人员和技术人员一定要在多次的工作实践中总结经验，从而提高自身的工作水平和专业技能，在以后的工作中更好的使用补偿技术，达到最终的补偿目的。
三、工程案例方案与实践分析
根据有色金属矿山供配电系统现状，对其电力谐波的产生、危害及治理与抑制技术进行理论、实验研究。然后在此基础上构建了适用于有色金属矿山供配电系统电力谐波治理与抑制的选型方案。
1、谐波污染的危害。有色金属矿山供配电系统谐波污染造成的危害体现在诸多方面，概况起来主要有以下几个方面：1）降低矿山电气设备利用率，使变压器、电动机、电力电容器等电气设备以及电缆、低压中性线、母排等导线工作于过载运行（发热、振动、异常声响等）状态，缩短使用寿命、电能损耗增加；2）干扰继电保护、自动装置和计算机系统；使精密电子设备工作异常，甚至烧毁；使测量和计量仪器、仪表误差加大；3）降低信号传输质量，干扰通讯系统。通常2 000～5 000 Hz 的谐波产生通讯噪声，而5 000 Hz 以上的谐波导致电话回路信号的误动。
2、谐波的治理与抑制。在工程技术中，有色金属矿山电力谐波治理与抑制措施有：1）串联失谐电抗器抑制谐波共振放大。该措施的主要作用是防止因无功补偿装置的接入对电力谐波的过度放大和谐振发生，但滤波作用较小；2）使用无源电力滤波器（power filter，PF）进行谐波治理与抑制。无源电力滤波器（PF）是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波。是目前有色金属矿山治理与抑制电力谐波的基本方法，具有结构简单、成本低廉、运行可靠、运行费用较低等优点。但谐波治理与抑制效果不理想，并可能导致供配电系统振荡和谐波放大等新问题；3）使用有源电力滤波器（APF）进行谐波治理与抑制。有源电力滤波器（active power ficter，APF）是基于现代电力电子技术和数字信号处理技术的新型电力谐波治理与抑制专用设备。该专用设备的消谐原理是运行时生成与电力谐波电流幅度相等、极性相反的谐波电流注入供配电系统，对电力谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。具有控制精度高、响应速度快、消谐效果好等特点。有源电力滤波器（APF）是
未来电力谐波治理和抑制、电能质量综合优化技术领域的最新研究方向，有着广阔的发展前景。
3、有色金属矿山电力谐波治理与抑制解决方案。1）有色金属矿山电力谐波治理与抑制选型方案，随着电力谐波治理和抑制得到日益重视，“十二五”期间相关产业快速发展，可供选择的电力谐波治理和抑制措施、产品种类逐渐增多，合理的方案可指导工程技术人员根据供配电系统电力谐波实际情况进行治理与抑制措施、产品种类选择。以GB/T 14549—1993《电能质量公用电网谐波》规定的公用电网谐波电压限值以及谐波电流允许值为标准，以电网标称电压0.38 kV 为例，构建有色金属矿山电力谐波治理与抑制选型方案。2）有色金属矿山电力谐波治理与抑制解决方案研究。以供配电系统技改项目工程案例为蓝本，对有色金属矿山电力谐波治理与抑制解决方案进行研究。1）技改项目描述。某有色金属矿业有限公司供配电系统主要由1 台S9-1250 变压器，配备PGJ型480 kvar 无功补偿装置组成。负载主要为2 套（4 台）200 kVA UPS、开关电源、空调。该系统运行时变压器输出端电缆发热，测试温度高达45 ℃，电缆震动较大，电子设备干扰大。客户技改要求为：a）降低电缆温升、消除电缆震动；b）减少电子设备干扰。2）解决方案制定。针对客户技改要求，课题组经查阅资料和现场考察确定该供配电系统设计合理的前提下，经现场测试，电压总谐波畸变率为7.8%，电流总谐波畸变率为68.9%。其中谐波主要为5、7、11 次，产生谐波的非线性负荷主要是UPS 和6 脉动整流器。对上述数据进行比较分析，可知该技改项目属于特别严重的谐波污染危害案例。选择有源电力滤波器可有效对该电力谐波进行治理和抑制，具体解决方案如下：a）保留PGJ型480 kvar 无功补偿装置；b）2 套UPS 各安装1 套LEAPF4200-0.4 型有源电力滤波器。3）解决方案验证。安装调试后，该供配电系统经现场测量，电力谐波治理与抑制前后电压、电流波形和谐波分析经过谐波治理与抑制，该供配电系统电压总谐波畸变率降低到2.1%；电流总谐波畸变率降低到8.8%。经运行试验，变压器输出端电缆温度降为37 ℃（室温26 ℃时）；电缆震动和电子设备干扰消除。经现场测试和功能验证，该解决方案设计合理，达到了设定目标。
在人类社会的发展过程中，矿产资源是一种不可或缺的资源，而且随着资源开发技术的不断创新，在提高资源利用率方面也具有非常重要的意义。在矿产资源的开发过程中，机电设备方面的投入对矿产的生产也具有十分重要的影响，如果不能准备充足的机电设备，在进行矿产开发时就会受到一定的阻碍。目前，我国在矿产开发的机电设备方面还存在一定的问题，尤其是在供电方面，因此，本文对电容器补偿技术在矿山供电中的应用进行了详细的分析，希望能够加强矿山供电的效率。
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论文作者:韩玉祥
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/18
标签：电容器论文; 谐波论文; 矿山论文; 电力论文; 抑制论文; 技术论文; 电流论文; 《基层建设》2017年第26期论文;