摘要： 无功补偿与谐波治理对电力系统有着重要意义。由于大量非线性电力负荷的增加，给电网的正常运行带来了功率因数降低、电磁干扰和谐波污染等问题。对于煤炭行业生产系统机电设备多，为减少电能浪费，提高机电设备运行效率，提高供电质量，针对彭庄煤矿10KV供电系统无功补偿提出了治理方案设计。
关键词：技术指标；系统分析；方案选择
The design of reactive compensation and harmonic control scheme of peng zhuang coal mine
Zhai Yuan Jun
(Linyi Mining Group Heze Coal & Electricity Co., Ltd，Shandong ，Heze 274700)
Abstract：The coal industry is a high-risk industries, is a special power supply user. Mine production is unique, its main mine fan, the main drain pump lift personnel vertical shaft hoist mine production load is directly related to personnel and mine safety, and its specificity on the production and supply continuity, security presented a severe test.
Key words：Akira power.system applications.
1、彭庄煤矿供电系统概述
彭庄煤矿供电系统主要包括地面供电系统和井下供电系统两部分。其中，地面供电系统主要是井下辅助用电和办公、生活用电。主要负荷用户是选煤厂、洗煤厂、空压机房、通风机房、机修厂、职工生活用电；井下供电系统主要是主运皮带、主排水泵及采掘生产设备供电。
彭庄煤矿供电系统采用双回路供电方式。35KV彭矿一线（引至郓城水浒变电站）、彭庄二线（引至巨野三里庙变电站）两回路取自不同的区域的两个变电站。两供电线路分别接入容量容量为12500KVA，变比为35KV/10KV的两台变压器。（图一）
煤矿井下供电系统同样采取双回路（Ⅰ段和Ⅱ段）供电方式，经35KV变电站10KV高压配电室007#开关柜（下井二）和017#开关柜（下井一）去往井下中央变电所进线一（10101#）、进线二（10201#）开关柜，供电电缆规格为MYJV42-3×240mm²，供电距离720米。（图二）
随着矿井生产开拓布局的不断优化调整，由原来的1个生产工作面+1个准备工作面，调整为2个生产工作面（一主一辅）+1个准备工作面，设备负荷增大，供电线路变长，设备无功功率增大，功率因素降低造成供电质量问题，目前地面无功补偿已不能满足生产需要，因此对现有10KV供电系统Ⅰ段、Ⅱ段无功补偿及谐波治理成为当前矿井供电系统迫切需要解决的问题。
2、技术指标
根据当前矿井供电质量现状，对供电系统进行无功补偿和谐波治理，必须满足一下技术指标
2.1母线的谐波电压电流满足GB/T14549-93要求；
2.2补偿系统能动态跟踪补偿负载无功功率变化，确保电网总功率因数稳定在设置范围，不发生过补或欠补现象；
2.3响应时间≤10ms，功率因数≥0.95
2.4抑制电网电压波动，稳定线路末端电压；
2.5补偿装置应具有以下安全保护：过电压保护、低电压保护、过载保护、短路保护、接地保护、温度保护。
2.6补偿装置系统总功率损耗：＜2%;
2.7系统不产生无线电（射频电磁干扰）。
图一：地面供电系统简图
图二：井下中央变电所供电系统简图
3、系统分析
根据矿井供电系统分析，整个供电系统无功需求不能及时得到补偿，无功功率出现欠缺，系统供电质量问题严重。因此必须在供电系统中进行快速动态无功补偿（SVG）,对供电系统用户进行支撑，补偿无功功率，改善矿井供电系统供电质量。
由以上电能数据分析：（1）每天9:00-11:00处于停产检修阶段，此时无功较小，功率因数较高，其它时段功率因数较小；（2）电能质量问题较为严重，线路末端负荷较多。因此，煤矿电能质量问题十分严重，急需对供电线路进行无功补偿和谐波治理。
4、补偿方案选择
考虑供电系统的无功功率要求，35KV变电所现有无功补偿设备的实际工作情况，供电系统可采用两种补偿方式，一种是集中补偿，另一种是就地补偿。
4.1集中补偿
集中补偿就是选择井下中央变电所为系统补偿位置，根据整体供电系统图，选择彭矿一线（304线）和彭矿二线（303线）001和002开关柜后端为补偿点以并联方式分别接入10KV柜式无功补偿装置，该模式能够对该条线路所带负荷进行无功补偿，示意图如图三：
图三：地面35KV变电所补偿示意图
技术分析：
考虑到地面35KV变电所现有电容补偿设备，集中补偿方案可选择一下两种方式；
将现有电容电流补偿设备全部更换为SVG补偿装置，需要的SVG容量较大；
保留现有的补偿设备，另外增加一套SVG补偿装置，对现有补偿设备进行增容。
4.2就地补偿
就地补偿就是在选在在井下-420中央变电所为补偿位置，在10KV供电系统Ⅰ段、Ⅱ段两回路中分别安装一套10KV矿用隔爆型无功补偿装置，示意图如图四：
图四：井下-420变电所补偿示意图
技术分析：
采用就地补偿方案，补偿效果好，无功补偿就地解决，降低地面35KV变电所到井下-420变电所之间输电线路的电能损耗，提高变压器的过载能力，有效解决末端电压波动问题。
5、结论
针对对供电系统无功补偿及谐波治理，有效提高供电功率因数，减少谐波分量，稳定了系统供电电压，提高矿井供电质量，减少电能损耗。
作者简介
翟元军（1981—）,男，山东泰安人，大学学历，工程师，安全工程师，山东科技大学自动化专业，现任临矿集团菏泽煤电有限公司彭庄煤矿机电工区副区长兼技术主管。
论文作者:翟元军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/30
标签：供电系统论文; 谐波论文; 井下论文; 变电所论文; 功率因数论文; 矿井论文; 煤矿论文; 《电力设备》2017年第24期论文;