摘要：煤矿系统中配备了大规模的感性负载生产设备、尤其是电动机负荷在同时启动的时候冲击电流较大，这些将会致使整个电网的功率因数下降，电压严重偏离额定值，因此煤矿用户的无功补偿问题对整个煤矿系统的安全性、经济性以及电能质量起着重要作用，本文对煤矿供电系统无功补偿问题进行了分析和研究。
关键词：煤矿；供电系统；无功补偿；电压质量
前言
伴随着我国煤矿企业的迅速发展，其生产规模也在逐步扩大，对应的配置的大容量用电设备也在逐渐增多；大规模的感性负载、尤其是电动机负荷在同时启动的时候对电网的公共连接点所注入的冲击电流是很大的，这些将会致使整个电网的功率因数下降，电压偏离额定值较多，甚至严重情况下将会引起电压闪变的发生本课题研究的是针对实际煤矿用户电能质量（重点为无功补偿）问题，从中选择一种合理的方案用来补偿，用来提高整体系统的功率因数，节约能源，降低损耗，电力系统能够实现安全经济地运行。结合该煤矿用户现状，根据用电设备的具体情况，本次治理拟使用电容器进行无功补偿，用来解决无功补偿带来的实际问题。
1 煤矿系统无功补偿方案制定流程
1）第一步可以选择一些特殊节点来当作初始补偿节点。由于配电网路的实际情况，补偿节点的数量不能太多，否则经济性效果就会比较差。依据以往的经验，一般选择5个节点。
2）通过潮流计算，求出最小运行方式下各初始补偿点的补偿容量及补偿后三种状态下的网损，电压，功率因数等。
3）通过各变量越限的检验来进行判断。如果超过界限，那么就取变量值相应的界限，在越限点或者临近的节点，通过增加新的补偿点来继续进行3）操作；如果并没有越限，那么进行4）步骤。
4）按新的补偿状态，重新进行潮流计算，求出最小运行方式下各初始补偿点的补偿容量及补偿后三种状态下的网损、功率因数，得到年总运行费用值）
值得一提的是：配电网无功补偿，补偿后的容量是按最小负荷确定，测试是否补偿网络约束条件满足时，它会有一个问题是电压极限问题。无功补偿后，当网络运行在最大负载模式时，升压电压更容易被限制，配电网造成极大的危害，所以在进行补偿后要在最大负载模式下进行电压达标。当电压达到要求继续计算，当电压超过极限，我们可以增加补偿点的方法来调节，即终点或其邻域点的额外补偿，再补偿容量计算电压，并进行合规性检查。
2无功补偿方案制定
煤矿供电系统最大运行方式下，井下节点电压普遍低于0.95p.u.，电压越限；最小运行方式下，用户功率因数较低小于0.7，电压合格率低。
可见，需要对用户进行无功补偿。为此提出几种补偿方案：
集中无功补偿：在变电站降压变压器高压侧并联电容器组，以调节全矿功率因素；就地无功补偿：就近在用电设备附近安装并联电容器，与电动机供电回路相并联的方案，可以解决部分大容量异步电机启动时功率因数低、影响用户电压稳定的问题；采用动态无功补偿装置，需要时设自动跟踪补偿装置[2]。
综合考虑到用户经济成本及补偿效果，虽然SVC等动态无功补偿装置的补偿效果较为理想，但动态无功补偿装置价格是普通电容器价格的7倍以上，经济性较差。因此本方案采用集中补偿与就地补偿方式相结合的并联电容器方案。
尽量对电压情形进行改善，以电压越限来选择新的补偿点。
以初始补偿点为根基，计算最大和最小时下所有负荷点的电压。在最大负荷情形下，在低于电压下限负荷点中，选择最小点当作新的补偿点。
3无功补偿容量计算
煤矿中大量采用的电动机负荷三相负载均衡，负荷的变化相对较小，机械负荷惯性小，能够实现长时间运行，补偿时并不需要进行频繁地投入及切换[3]。
论文作者:霍琪,闫世军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：电压论文; 煤矿论文; 功率因数论文; 负荷论文; 节点论文; 电容器论文; 供电系统论文; 《电力设备》2017年第30期论文;