(天津电气科学研究院有限公司 天津 300000)
摘要：无功功率自动补偿装置在某矿配电室的应用，解决了以往采用固定式补偿装置带来的因生产班次、负荷变化大等原因带来的一系列安全供电中的隐患问题，改善和稳定了用电设备受电端的电压，提高了供电系统的功率因数，减少了供配电设备及输电线路有功电能的损耗，最为明显的有形效益就是节约了电费２４万元～３２万元，无形效益也很可观。综上分析，无功自动补偿装置在某矿配电室的应用，发挥了投资少、见效快、收益高、操作简单、节能效果非常明显可观的特点。
关键词：无功自动补偿装置；应用
1导言
当前我国煤炭生产发展的趋势逐步走向大型化、集中化、智能化，煤矿井下采、掘、运设备的功率也随之不断增大，对于供电系统质量、效率、降耗的要求也随之提高，为此，一些不能适应当前发展要求的设备和技术也需要进行改进,本文所述的无功补偿装置的特点,以及无功自动补偿装置应用优势分析，无功自动补偿装置的应用正是为了改善当前煤矿井下供电系统质量而进行的技术应用研究。
2无功补偿装置的特点
在传统的煤矿供电系统中多是通过手动电容器的方式调整系统的电压质量，但电容器的容量都非常大，而且有时需要在一段母线上配备多组电容器，导致在配电过程中补偿容量远远大于配电站的无功差额，从而出现过补或者欠补的现象，无法达到煤矿作业的使用需求。为了改善这种现象，开始逐渐应用无功补偿装置提高电站的补偿质量。只需要使用几个电抗器和电压互感器等将母线上的大容量电容器组进行拆分，拆分为数个小容量的电容器组，然后再根据实际需求进行操作，方式更为灵活，补偿效果也更精细。在这一基础上，根据电容器组的电容值恒定，电容器组输出的无功功率会随着外加电压的变化而变化。调压式无功自动补偿装置，通过在断路器与电容器之间安装自耦调压器，从而采用磁控电抗器、小功率晶闸管组成单元，改变线路的固有磁路结构，是全铁心又饱和状态改为局部饱和。而控制晶闸管的导通角可以改变电抗器中铁芯的磁导率，进而平滑的调节电抗器的有效电感，完成对电容器组电压的调节。这样便通过无功补偿实现了对系统补偿。整个过程中只需要使用很少的元件，无需切断系统电路，也不会产生过电压，尤其适用于高电压等级的无功补偿。
3无功自动补偿装置应用优势分析
3.1稳定系统电压
通过在供电系统中安装调压式无功自动补偿装置，首先可以稳定系统中的电压变化情况。但线路中的负荷超过了标准负荷后会造成线路系统中的电压水平较低，系统会自动增大无功量的输出，将母线的电压抬升至相对合理的范围中，而当负荷不断减小时，会降低系统中的母线电压至合理水平。当电压的范围处于合理的区间波动时，由于无功缺额满足了功率的因数变化要求，所以会相对减少主线路中分接头的频率。同时也降低了操作过程中电压和涌流变化对于电容器、线路开关造成的冲击，提升了电容器装置的安全运行效果，并延长了系统及相关设备的使用寿命，从而使电容器的使用率一直维持在较高水平。
3.2安全性高，保护功能齐全
无功自动补偿装置应用过程中，通过低电压、小电流晶闸管能够控制高压的大容量设备。其阀控系统与高压系统间不具有电联系，因此使用阀体时不会直接影响到系统的安全运行情况，所以安全性能更高。而晶闸管主要采用光电触发，实现了控制单元与功率单元之间的隔离，大幅提升了系统的抗干扰性能。而当系统发生过电压、过电流情况时，控制器会直接发送封锁信号，输出控制电抗器并避免系统发生震荡，当故障消失后，系统会自动恢复运行。另外，阀控系统中还具有其他过电压、过电流保护效果，多种散热方式，可以针对不同的设备进行选择，保护功能更为齐全，扩大了应用范围。
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3.3操作更加便捷，无需人工操作
无功自动补偿装置由计算机负责数据处理工作，对线路中的电压、电流、功率因素等信息进行实时采集，并分析其变化趋势，包括系统的无功功率变化、谐波含量变化、电压波动情况等，随后通过模糊控制技术对开关进行调节，从而实现对线路的动态化补偿，系统自动跟踪线路的负荷变化情况，实现无功补偿容量改善，而不需要人工操作。整个补偿过程全部为系统微机自动进行操作，补偿效果更为精细，有效提高了配电站的供电能力，且降低了配置过程中的能耗情况。
4煤矿井下供电系统现状分析及改进方案
4.1现状分析
某矿配电室主供本矿丈八井下、九尺井下、空压机房、五号风机房等动力负荷，装机容量达４ ９２６ｋＷ ，由于煤矿生产班次的特殊需要，日负荷变化较大。在矿井供电过程中出现功率因数变化较大，致使设备容量得不到充分的利用，吨煤产量电耗增大，尤其是井下大功率电力电子调速产品的应用，产生大量的谐波电流涌入电网，直接影响了矿井自动控制装置及通信设备的正常运行，对矿井安全造成一定威胁。加之大型负载周期性启动，造成电压波动，严重影响了矿井正常生产。本矿配电室设计为单母线分段供电模式，该配电室原配有两套固定式４０８ｋｖａｒ 、 ６ｋＶ 高压补偿电容器，靠３５ｋＶ变电所人工监控功率因数情况，指挥值班员进行电容器投切。
4.2改进方案
4.2.1原因分析及改进方案
随着煤矿机械化水平的不断提高，原配套使用的４０８ｋｖａｒ固定式高压补偿电容器远远不能满足现在的供电网络，经认真分析研判，致使本矿供电网络功率因数变化较大，有时低于０．７的情况，主要是因为生产过程中负荷的不均衡造成，补偿采用的固定式４０８ｋｖａｒ补偿电容器组远远不能满足高压无功补偿的技术要求。经过技术理论分析，认为在配电室采用两套 ＤＷＫ３ 型高压电容无功功率补偿控制器，对配电室进行无功自动补偿。
4.2.2方案实施
在配电室 ６ｋＶ 高压进线总控柜电流互感器二次中相取电流信号，在配电室６ｋＶ 电压互感器二次取电压信号，通过两信号收取的数据运算实时控制并联电容器组的投切，系统所需无功功率就根据负荷变化情况进行自动投切供给，保持系统较高的功率因数系数。补偿后现场功率因数可提高至 ０．９５ 以上，节能效果、功率因数控制平稳均可达到技术要求。在选用无功功率自动补偿装置进行无功自动补偿时，必须根据系统相关数据确定自动补偿装置的容量。
5应用效果
１ ）节能显著。配电室采用无功自动补偿装置后，提高了功率因数系数，减少了本矿电费支出。根据实际运行分析每年节省电量 ６０ 万 ｋＷ • ｈ～８０万ｋＷ • ｈ ，固庄煤矿平均电价０．４元／（ ｋＷ •ｈ ），可节省电费２４万元～３２万元。２ ）提高了供配电设备供电能力。对于一定容量的用电负荷，当其有功功率为一定值时，功率因数越低，需要提供的电流越大。进行无功补偿后，所需无功电流大部分由电容器组供电，设备的供电能力得到提高。３ ）延长电气设备使用寿命。采取无功自动补偿装置后，由于线路上无功电流减少，其线路电压降也相应减少，供电线路电压有所提高，改善了用电设备受电端电压，控制开关故障率也随之降低，使用寿命得到了增加，减少日常维护费用。
6结语
近年来，我国的煤炭行业通过整合及关停一些小煤矿，发展规模进一步扩大，而新型技术的不断应用，推动我国的煤矿设备朝着大型化、数字化和智能化的方向发展。同时，由各种电子电力器件所组成的交 - 交变频，交 - 直 - 交变频等直流调速设备广泛应用于煤矿系统中，从而导致供电系统的功率因数大幅降低，影响正常的生产作业。
参考文献:
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[3]李保华.SVG无功自动补偿装置在港口供配电系统中的应用[J].珠江水运,2016(09):60-61.
论文作者:付瑶,赵春嫒,杨浩
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/25
标签：电容器论文; 装置论文; 电压论文; 系统论文; 功率因数论文; 功率论文; 供电系统论文; 《电力设备》2018年第25期论文;