摘要：雅满苏井下矿6kV供用电系统目前变压器报装容量为5855kVA，安装有2套450kvar柜式手动电容器补偿装置，该产品2004年出厂，运行方式是根据设备负荷变化，人工调度令操作电容器组投退。在空载和低负载时段无法投入容性补偿、高负载变化时段不能跟踪补偿。功率因数常年平均在0.65左右。（国家合格标准为0.90以上）因此提出改造方案。
关键词：井下矿；补偿装置； 改造
1. 前言
矿区主要工艺负荷为螺杆压缩机、牵引矿车以及提升设备，由于负荷变化量大而且频繁，坑口6kV电网有功电量及电压随之波动，引发两大问题，一是电压波动超标带来的安全生产隐患，二是视在功率利用率低下企业效益受损。
2. 效益分析
目前能有2015年的电费收缴统计表，当时井下矿的变压器报装容量为3780kVA，当年有功电量年度消耗统计值合计为1105371kWH，年度功率因数平均值为0.65，年度消耗的视在功率为1700570kVA，井下矿设备年度等效平均电阻值为
P=3I相U相 =3U相×（U相/R相 ）=3 U相2 /R相
R相=3U相²/P=3（6000/√3）²/1105371=32.57×10 -3Ω
如果采用智能化电容补偿装置，功率因数可以常态化保证至0.95以上，则2015年度减少输出的电流值总和为 △I相。
S=3U相 ×I相 / 高压测量侧为星型连接I相=I线=I。
设定补偿前后分别为S1和S2
△I相=(S2-S1)/3U相 =（1700570-1163548）/（6000×√3）=51.67×103A
提高功率因数后，2015年度可以节约的有功电量△P
△P=3△I相U相cosφ =3△I²R相cosφ =3×51.672×32.57×10 6-3×0.95=247822kW
按每度电0.405元计算，当年可以节约电费10.03万元。
以上推算是在开工不正常，变压器报装容量为3780kVA，报停五个月以上、仅有1700570 / 3780×(12-5)×30×24=9%的负荷率情况下进行的。目前变压器报装容量已增加至5855kVA，生产趋于正常化推进中。因此，目前采用智能化补偿装置提高功率因数手段，完成的节能效果可以成倍于2015年推算结果。
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3. 智能补偿设备描述
MSVC型动态无功补偿成套装置，并联连接于额定电压为6KV、10KV、27.5KV、35KV等交流电力系统中，是静止式动态无功补偿（SVC）的一种，可以提供正负连续可调的无功功率，采用专利技术生产的磁控式可调电抗器的方式，控制系统检测系统无功参数，根据程序设定控制MCR输出感性无功功率，调节MSVC的无功输出，实现系统无功功率的动态补偿。从而可以更精密地控制系统电压和无功，根据负荷变化情况，检测系统参数，并实现自动控制。
现代电力电子技术在MCR上的使用，使得快速响应成为可能，目前MCR的响应速度可以达到10ms，甚至更快。用于改善系统的功率因数、调整电网电压、降低线路损耗，提高电网的利用率。
4. 解决方案设计思路及原则
针对井下矿工艺设备中整流元器件存在谐波，本次设计方案对谐波治理统筹考虑，拟将补偿支路按3次及5次无源滤波器进行设计，对谐波进行治理，保障整个系统的设备安全及生产安全。
本方案是根据井下矿生产现状和配电系统实际情况，以解决现场问题为主要出发点，减少设备运行维修费用、减少生产成本及能耗为原则进行设计的优化方案。
应用该套补偿设备后，在停产无负荷及轻微负荷下，设备工作在3次滤波补偿支路下，在这个阶段有磁控电抗器伴随工作，容性无功输入量由0到900千乏无缝跟踪补偿。在负荷达到重载情况下时，第二组5次滤波补偿支路自动投入，容性无功输入量从900到1800kvar无缝智能跟踪补偿。负荷由重转轻时电容器组自动退出，设备属于无人值守微机保护状态。
5. 电能质量改造后的经济效益
5.1井下矿电网由于谐波得到治理、功率因数得到无缝补偿而提升为高质量的安全生产电网。对矿山企业而言，这是首要的经济效益。
5.2对于3、5次谐波滤除率达80%以上；消除谐波对用电设备的危害；延长设备使用寿命，降低设备故障率，减少设备更新费用及维护维修费用；
5.3通过智能化无功补偿及谐波治理，企业电网将迎来因功率因数提升保持在0.95后的受奖区域，杜绝了因功率因数不达标供电公司惩罚性质的力调电费。
5.4 2015年24万余度可节约电费是真实的推算，目前变压器报装容量比当年增加55%，生产趋于正常、变压器出功率达到20%之后，其节约效果将是推算结果的三倍以上。每年电费减少开支最少在30万左右。
参考文献：
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作者简介：
张新胜 男 汉 1983年5月出生 本科 自动化控制工程师职称
论文作者:张新胜
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/29
标签：功率因数论文; 井下论文; 设备论文; 谐波论文; 负荷论文; 变压器论文; 电网论文; 《电力设备》2017年第23期论文;