动态无功补偿装置在煤矿生产的应用
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山西某某煤炭有限责任公司中央风井35kV变电站静止型动态无功补偿及谐波治理装置(SVG+FC)技术要求
山西某某煤炭有限责任公司中央风井35kV变电站静止型动态无功补偿及谐波治理装置(SVG+FC)技术要求煤炭工业太原设计院2009年12月目录第一章总则 (3)第二章工程概况 (3)第三章标准和规范 (3)第四章技术规范 (5)第五章供货范围 (11)第六章技术资料和交付进度 (13)第七章设备监造（检验）和性能验收试验 (14)第八章技术服务和技术联络 (15)第九章包装、运输和贮存 (17)第一章总则1.1本设备技术协议适用于山西某某煤炭有限责任公司中央风井35kV变电所10kV静止型动态无功补偿成套装置。
它提出该装置的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。
1.2本协议中提出了最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，卖方应提供符合工业标准和本规范书的优质产品。
1.3卖方执行本技术协议所列标准。
有不一致时，按较高标准执行。
1.4 本技术协议经买、卖双方共同确认后作为订货合同的技术附件，与订货合同正文具有同等的法律效力。
1.5本设备技术协议书未尽事宜，由买、卖双方协商确定。
第二章工程概况本期工程为山西某某煤炭有限责任公司中央风井35kV变电站的电能质量问题的进行解决，依据央风井井变电所的电能质量跟踪测试数据，设计安装10kV静止型动态无功补偿成套装置。
用户设备参数：主变参数: 型号:S9—20000/35额定容量: 20000kVA短路阻抗: 7.79 %，额定电压: 10.5kV第三章标准和规范3.1 合同设备包括卖方向其他厂商购买的所有附件和设备，这些附件和设备应符合相应的标准规范或法规的最新版本或其修正本的要求, 除非另有特别说明，将包括在投标期内有效的任何修正和补充。
3.2 除非合同另有规定，均须遵守最新的国家标准（GB）和国际电工委员会(IEC)标准以及国际单位制(SI)标准，尚没有国际性标准的，可采用相应的生产国所采用的标准，但其技术等方面标准不得低于国家、电力行业对此的各种标准、法规、规定所提出的要求,当上述标准不一致时按高标准执行。
煤矿供电系统应用无功自动补偿装置的探讨
３ 结 论
角， 当Ｌ 滞后 角时 ， 负载呈感 性 ： Ｌ超前 中角 当 时， 负载呈容性 。根 据所采 集 的信号来 实现 电 容 的投
切工作 。
该补偿装置在煤矿地面变电所 ６ Ｖ高压 系统投人 ｋ 使用 以来 ， 经过运行 试验 ， 各项技 术指 标均 符合 要求 ，
２ ２ 系统信 号 的采集 及控 制 ．
２ ｋ ０—５型 ｌ ｋ 电 压 无 功 补 偿 装 置 的 应 用 ＷＢ １ ＯＶ
煤矿采 用 ｋ ０—５型 １ｋ 电压无 功 补 偿 装 ＷＢ ｉ ０Ｖ 置 ， 电容器分组 ， 对 按无功需求量 自动跟 踪投切 电容器 组和通过对有 载变 压器分 接头 的 自动 调节 ， 实现 对 来
２１年 期 ００ 第３
东 ｉ 技 瞧ｊＩ 斜ｌ
１ ５ ９
煤 矿 供 电 系 统 应 用 无 功 自 动 补 偿 装 置 的探 讨
杨 国庆
（ 煤 集 团公 司矿 井 建 设 公 司 ， 龙 江 七 台河 七 黑 １４ ０ ） ５６ ０
摘
要 该补偿装置在煤矿地面变电所 ６ Ｖ高压 系统 投人使 用 以来 ， ｋ 经过运 行试验 ， 项技术指标 均符合 要求 。 电效 益 明显， 各 节 自动化程 度
１ 工 作 原 理 和 存 在 的 问 题
煤矿原使用 的 Ｇ Ｇ一１ Ａ电容无功补偿 柜为人工 调 节柜 ， 在矿井供 电运行 中， 由值班员随时监 控矿井 的负 荷变化及 电压 的波动 情况 ， 据负荷 及 电压的 变化情 根 况， 由值班员对 电容 器柜进行 投切 。该 电容 器柜 在 长 期运 行 中， 由于装置老化经常 出现故障． 且存在 无功补 偿电容器只能整组投切 、 功率 因数忽高忽低不 易调节 、 操作 繁琐 、 不安全等 问题． １ｋ 使 ０ Ｖ母 线无 功缺额 控制 在小 于一整组 电容 器容 量 的范 围内， 法有效 地 改善 无 电压质 量、 降低 损耗。
角， 当Ｌ 滞后 角时 ， 负载呈感 性 ： Ｌ超前 中角 当 时， 负载呈容性 。根 据所采 集 的信号来 实现 电 容 的投
切工作 。
该补偿装置在煤矿地面变电所 ６ Ｖ高压 系统投人 ｋ 使用 以来 ， 经过运行 试验 ， 各项技 术指 标均 符合 要求 ，
２ ２ 系统信 号 的采集 及控 制 ．
２ ｋ ０—５型 ｌ ｋ 电 压 无 功 补 偿 装 置 的 应 用 ＷＢ １ ＯＶ
煤矿采 用 ｋ ０—５型 １ｋ 电压无 功 补 偿 装 ＷＢ ｉ ０Ｖ 置 ， 电容器分组 ， 对 按无功需求量 自动跟 踪投切 电容器 组和通过对有 载变 压器分 接头 的 自动 调节 ， 实现 对 来
２１年 期 ００ 第３
东 ｉ 技 瞧ｊＩ 斜ｌ
１ ５ ９
煤 矿 供 电 系 统 应 用 无 功 自 动 补 偿 装 置 的探 讨
杨 国庆
（ 煤 集 团公 司矿 井 建 设 公 司 ， 龙 江 七 台河 七 黑 １４ ０ ） ５６ ０
摘
要 该补偿装置在煤矿地面变电所 ６ Ｖ高压 系统 投人使 用 以来 ， ｋ 经过运 行试验 ， 项技术指标 均符合 要求 。 电效 益 明显， 各 节 自动化程 度
１ 工 作 原 理 和 存 在 的 问 题
煤矿原使用 的 Ｇ Ｇ一１ Ａ电容无功补偿 柜为人工 调 节柜 ， 在矿井供 电运行 中， 由值班员随时监 控矿井 的负 荷变化及 电压 的波动 情况 ， 据负荷 及 电压的 变化情 根 况， 由值班员对 电容 器柜进行 投切 。该 电容 器柜 在 长 期运 行 中， 由于装置老化经常 出现故障． 且存在 无功补 偿电容器只能整组投切 、 功率 因数忽高忽低不 易调节 、 操作 繁琐 、 不安全等 问题． １ｋ 使 ０ Ｖ母 线无 功缺额 控制 在小 于一整组 电容 器容 量 的范 围内， 法有效 地 改善 无 电压质 量、 降低 损耗。
矿热炉节能技术之一：低压动态无功补偿技术
矿热炉节能技术之一：低压动态无功补偿技术一、所属行业：有色金属行业二、技术名称：矿热炉低压动态无功补偿技术三、适用范围：铁合金、电石等高耗能行业四、主要技术内容：该技术根据电炉冶炼系统无功功率和谐波电流的实际问题和特点，提出科学、先进的技术解决方案，使得电炉冶炼系统在冶炼过程中交流母排、电炉装置等部分需要的无功功率，不需要经过低压交流侧通过交流母排、变压器、供电网络流转后和一次侧电网或高压侧的无功补偿装置交换；通过动态实时综合控制，使无功功率大部分的交换发生在电炉低压交流侧无功功率补偿装置中，达到动态实时补偿无功功率的目的，减小无功电流和总电流，能有效动态地控制电炉冶炼系统的无功功率，减小无功消耗。
同时，电炉冶炼装置等产生的5次、7次、11次、13次、17次等谐波电流，通过静止无功功率发生器（SVG），利用可控的大功率半导体器件向交流母排注入与谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使交流母排上的总谐波电流为零并使无功功率趋于无限小。
电炉变压器产生的谐波电流不经过交流母排和电炉变压器流转，大幅度缩短了流转路径、减小了谐波电流幅值和总电流，能有效动态地控制冶炼系统的谐波电流，使得谐波产生的消耗大幅度减小。
总之，通过连接在低压交流侧无功补偿和静止无功功率发生器（SVG）的作用，有效降低了无功功率和谐波电流的流转路径和交换幅值，并通过减小三相功率不平衡，解决企业电耗高、效率低的问题。
五、主要技术指标：1. 补偿系统进入自动投切模式后，功率因数最高可达到0.98；2．补偿系统投入前后三相有功率的偏差小于单项平均功率的5%，即系统三相功率不平衡≤5%；3．超标谐波电压与谐波电流均不超过国家标准；4．补偿系统进入自动投切模式后功率有功功率增加16%以上；5．补偿系统进入自动投切模式后无功功率减小40%以上。
六、技术应用情况：目前已经推广应用的矿热电炉130台以上，占总数的10％左右。
七、典型项目投资额及效益：25000kVA矿热电炉投资额350万元，12500kVA矿热电炉投资额150万元。
煤矿TCR,MCR,SVG介绍
煤炭行业电能质量现状煤矿是具有一、二级负荷的大型企业，一般采用35kv或110kv双电源供电。
其供电系统应具备可靠性、安全性、技术和理性（优质）、经济性。
煤矿供电系统中主要的用电负荷是矿井提升机和大型的通风风机。
其中一般大型的矿井提升机主要采用异步交流电机和直流电机两种，在异步交流机提升的过程中，电机转速调节主要由电力电子器件构成的变流装置完成的，电力电子器件如晶闸管，GTO、IGBT等。
同时大型通风电机的转速和通风量调节也是有电力电子器件构成的变频装置来完成的。
由于煤矿供电系统中使用的大型的电机在工作过程中需要消耗大量的无功来建立和维持电机在工作过程中，需要消耗大量的无功来建立和维持电机所需的励磁电流和励磁转矩，这就使得供电系统的功率因数很低，同时在电机启动时对供电系统造成无功冲击。
同时大量的电力电子装置，这就给煤矿供电系统带来了很多问题。
这些电力电子装置构成的整流回路、逆变回路、直流斩波电路等，在这些装置运行的过程中，产生了大量的谐波，给供电系统的电能质量带来了危害。
目前市场上不同的动态无功补偿技术的应用情况：几种典型的动态无功补偿技术的比较：由于调压式、开关投切、TSC运行方式的离散性及技术的落后，已经逐渐被市场淘汰，下面主要介绍几种先进的动态无功补偿技术：一、TCR-SVC1、简介TCR式SVC一次系统主要由补偿（滤波）支路和TCR支路构成如图1所示。
补偿（滤波）支路主要由电力电容器、串联电抗器、放电线圈、避雷器、刀闸、电流互感器、断路器等主要一次元件组成在SVC系统中提供容性无功。
TCR支路主要由相控电抗器、穿墙套管、避雷器、晶闸管阀组、刀闸、断路器、电流互感器等主要一次元件组成。
晶闸管阀组可受控改变流过相控电抗器的电流，实现调节TCR容量的作用。
10kV TCR的电气原理图如图10所示。
图1 TCR式SVC主接线原理图晶闸管阀组作为TCR 的核心部件，其快速开断能力是实现快速动态调节无功的基础，在所有一次设备中，其结构也最为复杂，是TCR 核心技术之一。
矿用隔爆型无功补偿装置在井下供电中的应用
收稿日期：2012－04－30作者简介：许奎（1983—），男，湖北鄂州人，工程师，硕士，2008年毕业于广西大学，现从事供配电设计工作。
矿用隔爆型无功补偿装置在井下供电中的应用许奎（中国煤炭科工集团武汉设计研究院，湖北武汉430064）摘要：随着井下机械化程度的提高，大功率电动机长期处于欠额定状态下运行，造成井下供电系统功率因数低，供电质量下降，严重影响井下电网系统及用电设备的正常运行。
通过对宁夏某矿井下供电系统的分析，提出采用矿用隔爆型无功补偿装置以提高井下供电系统的功率因数，该装置有效减少了供电系统的线路损耗，其经济和社会效益良好。
关键词：无功补偿装置；井下供电系统；功率因数中图分类号：TM714文献标志码：A文章编号：1003－0506（2012）08－0062－02Application of Mine-used Explosion-proof Reactive Power Compensation Device inUnderground Power SupplyXu Kui（Wuhan Design and Research Institute of China Coal Technology and Engineering Group ，Wuhan 430064，China ）Abstract ：With the constant increase of underground mechanization degree ，high-power motor run under nominal state in a long time ，power factor of underground power supply system was low ，power supply quality was also decreased ，the normal operation of the under-ground power grid and electrical equipment was seriously affected．Through the analysis on the power supply system in a mine field of Ningxia province ，mine-used explosion-proof reactive power compensation device was proposed to improve power factor．Practices show that ，the application of this device reduce the line losses of power supply system ，and bring about huge social and economic benefits．Keywords ：reactive power compensation device ；underground power supply system ；power factor随着井下机械化程度的提高，尤其是大功率电动机的欠额定功率运行情况的存在和软启动、变频器的大量应用，各种感性负荷及用电设备与地面电网供电电源之间循环着大量无功功率，同时产生各类谐波，引发了诸多问题：功率因数偏低；产生高次谐波电流，导致电网电压畸变，损坏电动机；无功功率冲击引起电网电压降低、波动及闪变，严重时导致传动及保护装置无法正常工作甚至停产等。
浅谈静止型动态无功补偿装置及其在煤矿中的应用
的上下 限，常常 会 出现过 补偿 、母线 电压过 高 的情况 。而 且 ，此种补偿方 式对 冲击负 荷对 母线造 成 的闪变 ，起 不 到 任何作用 。随着 科学 技术 的发展 ，一 类静 止 型的动 态无功
功率补偿装 置（ Ｖ ） Ｓ Ｃ 开始应用于煤矿 中。
频率偏差 、谐波 和三相 电压 不平衡 度 等。对 煤矿 安全生 产
１ ６
维普资讯
起爆炸。近年来 ，全 国已发生 过数起 因煤矿 电能 质量差 而 造成变电所设备爆 炸 的恶性事 故 。因此 ，改善煤 矿企业 的 电能质量 已经 十分重要 和紧迫 。 电能 质量 主要 指标包括 ：电压偏差 、电压波 动和闪变 、
５ 配电变压 器采 用 Ｄ，ｙ ｌ 接线 ，为三次谐 波提供通 ） ｎ１
路。
２２ 补 偿 系统 无功功 率 并抑制 谐 波 ．
利用并联 电容器 在高压母 线上集 中补偿系统无 功功率 ， 利用无 源滤波器 抑制 谐波是煤矿改善 电能质量 的重要手段 。 这种方式 虽然能 够提高 电网 的功 率 因数 、减少无 功 电 流引起 的母线下 降和线 路损 耗 ，但 不会 改变母线 电压 变化
静止 型动态无 功功率 补偿 装 置能够 跟踪 电网或 负荷 的 无功波 动 ，自动 地 进行 适 时补 偿 ，从 而 保 持 电压 的稳 定 。 从广意上说 ，动态无功功率补偿装 置（ Ｖ ） Ｓ Ｃ 可分 为 ７类 ： 机
械投切 电容器 型 （ Ｃ ；机械投 切 电抗器 型 （ Ｒ） 自饱 ＮＳ ） ＭＳ ；
切 电容器型 （ Ｓ ） Ｔ Ｃ ；晶闸管投切 电抗器型 （ Ｓ ； 自换 向或 Ｔ Ｒ）
２ １ 提 高 自然 功率 因数减 小谐 波 ．
提高用电设备 的 自然功 率 因数 、减 小用 电设备 的谐 波
无功补偿在煤矿供配电系统中的应用
补偿及谐波过 滤装 置进行无功补偿和谐波 治理效果较好， 节能经济效益较 转载机 、 掘进机 、 通风 机等大功率机 电设备 ， 由采 区１ ０ ｋ Ｖ 变配 电所直 接 明显。 供 电。 采 区１ Ｏ ｌ 变 配 电所 按照单母 线 分段接 线方 式进 行设 计， 中间加
【 关键 词ｌ 煤矿； 供配电系统； 无功煤矿供配电系统中的应用
孙鹏 开滦 （ 集 团） 有限责任公司荆各庄矿业分公司
【 摘 要】在对煤矿供配电系 统无功补偿原则及方式进行 简 单阐述后，
结合 煤矿ｌ １ Ｏ ｋ Ｖ 总降压变电站供配电系统实例 ， 详细分析 Ｔ ｓ ｖ ｃ ． Ｌ ｓ ￣ｌ － 偿及谐 波过滤装置在煤矿三个采 区 供配电系 统中的应用。 应用效 果表明 ： ｓ Ｖ ｃ 无功
引言 在煤矿 供配电系统中， 矿井 中的大功 率交流异步 电动机 、 采煤机 、 区共 １ ０ ８ 台机 电设备 ， 其 中工 作设 备为８ ２ 台， 备用２ ６ 台， 设备总 容量 为 水泵、 配电变压器等大量 阻感性 负载的存在 ， 其 在运行 过程 中必然 会产 ８ ０ ３ ６ ｋ ｗ， 工作容量为 ６ １ １ ９ ｋ Ｗ， 功率 因数为０ ． ８ ０ ； １ ２ 采 区共１ ３ ２ 台机 电设 生较大无 功功率 ， 引起无功 电流 的大量 流动 ， 这 在很 大程度 上增加 了输 备， 其 中工作设备为９ ８ 台， 备用３ ４ 台， 设备总容量为９ １ ６ ７ ｋ Ｗ， 工作容量为 配电线路 、 变压器、 机 电设备的运 行损耗 ， 进而引起供 电电压水平 、 供 电 ７ ３ ３ ４ ｋ Ｗ， 功率 因数为０ ． ７ ９ 。 从运行分析 可知 ， ３ 个采区１ Ｏ ｋ Ｖ 变 配电所系 电能质量、 以及电能转换效 率降低 ， 直接影 响到煤矿供 配电系统供 电的 统线损相 当高。 由此， 采取合适 的无功补偿方案 改善采区ｌ Ｏ ｋ Ｖ 配 电系统 安全可靠 性和矿 井机 电设备 的高效 稳 定运行 【 ｌ １ 。 Ｓ ＶＣ 、 Ｓ Ｖ Ｇ、 ＴＳ Ｃ 等无 运行环 境 ， 提高 系统 功率 因数 和供 电可靠性 ， 对采区配电系统节能 降耗 功补 偿装 置 ， 是将具 有容性 功率 的负荷 装置与具 有感 性功率 的负荷 同 研究 ， 具有非 常重要 的工程 实践应用意 义。 时并联在 同一电路 中， 当煤矿供 配电系统 中容性 负荷 释放 能量 时， 则启 ３ 煤 矿供 配 电系统 无 功补 偿 方案 动无 功补 偿装 置的感 性负荷 来吸收 系统 中的 能量 ； 当感 性负荷 释放 能 ３ ． １ 补偿方案 量时， 则启动无 功补偿装 置的容性 负荷 吸收能量 ， 进而确保 煤矿供 配电 为了解决煤 矿３ 个采 区１ ０ ｋ Ｖ变配电所的无功 波动及治理谐 波、 补偿 系统 中的容性和 感性 分 量始 终维 持平 衡 ， 以改善 供配 电系统中供 电质 功率 因数 等， 在 煤矿 ｌ １ ０ ｋ 总降压变电站装设一 套Ｓ Ｖ Ｃ 动态无功 补偿装 量水平 ， 达 到提高功率 因数 、 调节电压、 降低线损等节能 降耗 目的。 置， 安 装在１ ｌ Ｏ ｋ Ｖ ， ￣ ， 降压变电站 的ｌ Ｏ ｋ Ｖ ￣： 线上 。 Ｓ Ｖ Ｃ 动态无功补 偿装 置 １ ． 期 Ｉ 矿供配电系统无功补偿原则及方式 包括 １ 组Ｔ Ｃ Ｒ型静止 无功补 偿装 置、 ２ 组Ｈ３ ３ 次谐 波滤 波器、 ｌ 组 Ｈ５ ５ 次 １ ． １ 无功补偿原 则 谐波 滤波 器和 １ 组Ｈ ７ ７ 次谐 波滤波 器。 其中， ２ ｌ ｆ ￣ Ｈ３ ３ 次谐 波滤 波器分 别 实践 中应根 据煤 矿供配 电系统 网络结 构、 电气负荷容量 、 种类等 特 安 装在 ｌ １ 采 区＊ Ｎ １ ２ 采 区的１ ０ ｋ Ｖ 变 配电所 中， 其余Ｈ５ ５ 次 谐 波滤 波设备 性， 合 理选择 无功补 偿方式 、 位置等 】 。《 国家 电网公司电力系统无 功补 ￣ ｎ Ｈ ７ ７ 次谐 波 滤波 设备均安 装在 靠近 中央采 区的 １ １ ０ ｋ Ｖ ， ￣ ， 降压 变电站 偿配 置技术 原则》 中明确规 定 ： 供 配电系统 中配电变 压器的无功补 偿装 中。 经计算 ， Ｓ Ｖ Ｃ 动态无功 装置的有效 补偿容量为９ ． ２ Ｍｖ ａ ｒ ， 安装容量为 置容 量， 应按 配电变压 器最大 负载 率 在７ ５ ％ 且负荷 自然功率 因数在０ ． ８ ５ ｌ １ ． ８ ８ Ｍ ｖａ ｒ 。 以 上进行 考虑 ， 且 经无功 补偿 后到 配电变压 器最 大负荷工 况时其 高压 ３ ． ２ ￥ ｂ 偿效果分析 侧功 率因数不应小于０ ． ９ ５ ， 或 按照配电变压器容量的２ ０ ％ ￣ ４ ０ ％ 进行 无功 按 照３ ． １ 中介 绍的 Ｓ Ｖ Ｃ 无功 补偿 和 谐波 滤波 方案 ， 进行 盘柜设 计 补 偿容量 配置。 和 线路敷 设后 ， 经调试 投运 后， 经 采集数 据分析 表 明： 煤矿 ｌ １ ０ ｌ 【 Ｖ 总 降 １ ． ２ 煤矿供配 电系统无 功补偿方式 压 变电所１ ０ ｋ Ｖ 侧 母线 电压畸变 率得到有 效控 制， 补 偿后总谐波 畸变率 １ ． ２ ． １ 变电站 集中无功补偿方式 为２ ． ６ ％， 满足４ ％ 技 术指 标要求 。 三个采 区１ Ｏ ｋ Ｖ侧功率 因数 由补偿前 的 在 煤矿 变 配电站进行 集 中无 功补 偿， 主要 是通 过合理 的无功 补偿 ０ ． ８ ５ ６ 有效 升高到 Ｏ ． ９ ６ ７ ， 相应 设备利 用率提 高 ｌ １ ． ４ ８ ％， 此时高 压无功 以 改善煤 矿供 配 电系统 输 配电线路 的功 率因数 ， 无功 补偿 装置 通常设 补 偿量 为３ ０ ０ ｋ Ｖ ａ ｒ ， 所选 ３ ０ ０ ｋ Ｖ ａ ｒ ＃ ｂ 偿柜 能够 满足实际运行 需求 ｌ 低压 置在 变配 电站 的 ｌ Ｏ ｋ Ｖ母线上 ， 并采 用有载调 压接 头来 合理调 节供配 电 Ｏ ． ４ ｌ 侧功率 因数 由补 偿前为０ ． ８ ２ 、 ０ ． ７ ９ 、 ０ ＿ ８ 分 别提高 到０ ． ９ ５ 、 ０ ． ９ ４ 、 系统 电压 ， 以达 到节能降耗 的目的。 Ｏ ． ９ ４ ， 相应设备 利用率 提高 １ ３ ． ６ ８ ％、 １ ５ ． ９ ６ ％、 １ ４ ． ８ ９ ％， 无功补偿 效果较 １ ． ２ ． ２ 配 电变压 器低压侧集 中无功补 偿方式 好。 在煤 矿配 电变压 器低压３ ８ ｏ ｖ ￣ １ 采 取无功集 中补偿方 式 ， 并 结合微 ４ ． 结柬 语 机 控制等 技术 ， 可以实现 几十到几百ｋ Ｖ ａ ｒ 范围的补偿 。 此种 补偿方式 比 经实践 应用监 测数 据表 明： 煤 矿供配 电系统 所 选Ｓ Ｖ Ｃ 无 功补偿 及 较 适用于工 企业、 煤矿等专用变的无功补 偿。 谐波过滤 装置进行 无功 补偿和谐 波治理效 果较好， 系统功率 因数 、 设 备 １ ． ２ ． ３ 就地 分散无 功补 偿方式 节电率等均有很大提 高， 节能经济效益较 好。 在矿井用 电设备 终端采 取低 压无功 补偿 措施 就地 分散 补偿 ， 能够 最大 限度地 降低煤矿 供配 电系统输 电线路 损耗并 维持 系统 供电电压稳 定【 ３ 】 。 在Ｇ Ｂ ５ ０ ０ ５ ２ — ２ ０ ０ ９《 供电系统设计规 范 》 中明确指 出： 对于容量较 大、 负荷较平 稳且频 繁使用的用 电设备而言 ， 宜 采用无功分 散就 地补偿 方式 ， 且 结合微 机智能 型调控 措 施 ， 具有使 用方便 、 性 价 比高、 免 维护 等优 点， 节能降耗 效果好。 ２ ． 煤矿供配电系统运行现状及无功补偿必须性分析 某煤 矿新建一座 １ ｌ Ｏ ｋ Ｖ总 共 降 压 变 电 站 ， 共安 装２ 台Ｓ Ｆ １ ０ — 参考文献 ２ ０ ０ ０ ０ ／ １ １ ０ ， １ １ ０ ／ １ ０ ． ５ ｋ Ｖ ， ２ ０ ＭＷ三相风 冷油浸式 电力变 压器， ２ 台主变相 ｆ １ 】 杨进国． 煤 矿供 电网无功补 偿 及 电压 调 整研 究【 Ｊ 】 ． 中国科技 博 互备用， 即一 台运行， 一台备用 。 主变 高压侧为 ｌ ｌ ０ ｋ Ｖ， 低压 侧为１ ０ ｋ Ｖ 。 览， ２ ０ １ ２， （ ６ ） ： ５ ６． ．
无功补偿装置在常村煤矿6kV系统中的研究及应用
了合理的Ｓ Ｃ型动态补偿滤波装置， Ｖ 并且通过对应用效果的数据分析， 说明了合理的无功功率补偿对于输
配 电系统 的重要性 。 关键词 ： 无功补偿 ； Ｖ 系统 ； 究； ６ｋ 研 应用 中图分类号 ：Ｄ １ Ｔ６１ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：０ ５ ２ ９ （０ ２ ０ — ０ ８ ０ １０ — ７ ８ ２ １ ）４ ０ ６ － ３
控 电抗器 ， 图 １ 见 。
线 分段 ， Ｖ侧 最 小短 路容 量 １８ＭＶ ６ｋ ３ Ａ。主要 地 面 负 载有 主井 提 升机 （ ０ Ｗ， ， 一交 变 频 ， ２００ｋ ２台 交 直 流传 动 ）副井提升 机 （０ Ｗ、６ Ｗ 各 一 台 ， 一 ， ８０ｋ ２０ｋ 交 交 变频 ， 流 传动 ）主 要 通风 机 扇 （ 直 ， 同步 电机 ２００ ０ ｋ ， ２台） 其它 负荷共 计 １ ０ Ｗ。井下 采 区 Ｗ 共 及 ４５０ｋ
负 荷 １ ０ Ｗ 。 ５８ ０ｋ
２ 无功补偿技术 的发展
从 ２ 纪初 开始 ， ０世 人们就 对无 功补偿 技术 进行
图 １ 相 控 式 电 抗 器 的 结 构 原 理
了大量的研究 ， 为改善负荷功率因素 ， 逐步采用了同 步调相 机 、 联 电容 器 、 联 电抗 器 、 并 并 串联 电容 器 等 无 功 补偿手 段 。补偿 方 式 也 有 集 中补 偿 、 散 补 偿 分 和就地 补偿 等方 式 ， 制 策 略更 是 从 经典 控 制 转 入 控 了智能控制 。其 中动态无功补偿技术因为其 良好 的 补 偿效 果 ， 广泛 地运 用到煤 炭 、 被 钢铁 、 化工 、 电气 化 铁 路 等领域 ， 主要 分 为 以下 几种 。 ２ １ ＭＳ Ｃ型动态 补偿 技术 ． Ｖ
过调 节磁 控 电抗 器 的磁饱 和 度 ， 变 其输 出 的感 性 改
煤矿电力系统电压无功补偿自动调节研究
2022.7 上 EPEM 273电力装备Electric Equipment
煤矿电力系统电压无功补偿自动调节研究
国能新疆宽沟矿业有限责任公司 齐喜峰
在进行煤矿矿井作业的过程中往往会面临比较复杂的工作环境，进而也使得煤矿矿井电力系统的整体布局也会相对复杂。结合其实际运行情况来看，煤矿矿井电力系统往往会存在线路过长及损耗较大等问题，对于最终的运行成效也会造成一定的影响。经济发展水平的提升带动煤矿开采整体行业朝向机械化与自动化方向发展。在这样的情况下，不仅煤矿资源的开采数量会显著提升，涉及到的电气设备数量也在持续增加。然而随着煤矿开采力度的加大，为满足其供电需求电力系统的线路就需不断延长，加上较远的供电距离，往往会在一定程度上导致了矿井电力系统稳定性降低、能源消耗变大等问题，同时对于煤矿开采的效率与安全性也会产生一定影响[1]。对于这样的问题，无功功率补偿技术逐步被应用于煤矿电力系统当中，通过相关技术来实现对电能损耗与电压损耗的优化，并起到提升电力系统运行质量、改善煤矿资源开采环境、减少煤矿开采成本投入的作用，有效为煤矿开采过程中电力系统运行存在的问题提供相应的解决措施。现阶段，无功补偿技术在煤矿电力系统中已得到十分广泛的应用，不仅显著降低了电力能源损耗、同时还大大提升了电力系统运行的稳定性，为煤炭开采工作的可持续推进提供保障[2]。1 无功补偿自动调节技术运行分析1.1 技术原理将无功补偿技术引入到煤矿变电力系统当中可
显著提升其运行稳定性，同时对于抑制谐波影响及提高设备功率也有着十分突出的作用[3]。就电容器无功输出的调节来说，其运行原理是通过调节电容器端电压来实现对无功输出功率的调节，因此需将电压调节装置安装到电力系统当中。现阶段，煤矿电力系统中最常见的是由非线性电子组件构成的智能化设备，但此类设备在运行的时候常会引发谐波问题，造成供电质量的降低。而在煤矿电力系统开启无功补偿的时候，谐波还会造成电压波动，以及对变压器、变频器等组件带来损坏，限制了井下作业的开展[4]。相较于以往的无功补偿方法，自动调节技术体现出更加突出的优势，其优势核心在于可实现对电压调节装置的自动化、智能化控制，从而有效满足电力系统运行过程中无功补偿需求的变化，促进其运行效率的提升。该装置的设计与运行主要是基于电压实时分级调节来实现电容器端电压的变化，其应用优势主要体现在两个方面：第一，由此电容器采取的是固定接入形式，因此在运行过程中并不会产生放电，也不需要调整延时。也正因如此，电容器端电压的调节可被控制在一个较小的范围内，为无功补偿精细化控制的实现提供条件；第二，这种无功补偿功率的调节技术在实际应用的过程中并不会产生电压，因此也避免了对其他电子元器件造成不良影响，有效延长电力系统的使用寿命。无功补偿自动调节中存在的冲击涌
煤矿井下供电系统动态无功补偿技术研究
设备启 动故 障率 高 、 电能大量浪费 ， 大量增加生产成本。 因功率 因数偏低 、 设备 启动时压 降幅度大 ， 经常 出现大功 率设备无法正常启动运行等情况 ， 响了正常采煤生产 。 影
由于无 功功率大造成的压 降过大 ， 目前 为保 障设备正常
启动 ， 现场往往被动 的采取 换用大容量变 压器 、 提高变压器二 次输 出端 电压 （ 调抽头 ） 的方法 ， 不仅增加 了设 备投资 ， 而且变 压器负载率 的降低又造成电能浪 费［ 旺损增 大 ， 同时较高 电压 又极易损害设备 ， 影响设备使用寿命 。 以上情况说 明 ， 目前煤矿 井下供 电系统 中 ， 须选择合 在 必 理有效 的无功补偿措 施 ，解决上述 突出问题 ，以提 高功率 因 数， 稳定末端 电压 ， 降损节 能。
（ ） 中补偿 。 １集 常装设 于地 区变 电站或 高压供 电用户降压 变压所母线上补偿装 置 ， 优点是利用 率高 ， 维护方便 ， 事故少 ， 能 减 少 配 电 网 、用 户 变 压 器 及 专 用 线 路 的 无 功 负 荷 和 电 能 损 耗。
（ ） 散 补 偿 。常 用 于 补 偿 装 置 分 散 安 装 在 电 网 １ｋ ２分 ０ Ｖ或
煤矿 现 代化
２１ 年第４ ００ 期
总第９ 期 ７
堪 矿 井 下做 电 糸统动 态无 补饽 技 求研 究
刘 文蔚
（ 州 东 方 机 电 有 限 公 司 ，山东 邹 城 ２ ３０ 兖 ７ ５ ０）
摘 要 分析 目前煤 矿井下供 电系统对无 功补偿需求 ， 在对 补偿方式和 多种 动态无功补偿技 术特点研 究、 比较 的基础上 ， 出了适应煤矿特殊工况的 以Ｓ Ｇ为核心 的动态无功补偿技 术路 线。 提 Ｖ 对解决煤矿无功损 耗 ， 新 矿 井 供 电模 式 ， 有 较 强 的 实 际 意 义 。 创 具 关键词 煤矿 井下供 电系统；动态无功补偿 技术；静 止无功发 生器 （Ｖ Ｓ Ｇ）
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能是 ： 实时跟踪井下供电系统的电气参数 ， 根据设定 目标 自动投
切补 偿支路 、 补偿无 功功率 ， 并治理谐波 污染 ， 有效改善 电网电 能质量 ， 达到节能降耗的 目的。 矿用隔爆型动态无功补偿装置 ，严格按照 国家煤矿 井下电
（） ３ 治理谐 波 ， 净化井 下电网。 各补偿支路具备限制涌流， 治
（） １ 针对 井下 供电 系统特 点 ， 计合理 ， 术 领先 ， 用范 围广 。 设 技 适
（） ２ 对基波无功功率进行补偿 ， 并具备治理谐波 的功能 。
（） ３ 防爆 陛能可靠 ， 于安装 、 便 观察 、 检修 、 维护。 （） ４ 控制器达到国际电工最高标准 ， 各种电气参数动态轮显 。 （） ５ 完善 的电气保护。 ２ 井下使用无功 补偿 的意义 ２０ ０ ７年 ７月 ， 国家发 改委 、 国家环保 总局下发 《 煤矿 工业节
下意义 ：
（） １ 降低无功损耗 ， 减少电能浪费。 采用补偿后 ， 系统功率因
数提高 ， 使变压 器及供 电线 路中 电流下 降 ， 降低 了无功损耗 ， 达
到节 能 降耗 的 目的 。
（） ２ 提高功率因数。 用容性无功电流就近实时抵消负荷产生 的感性无功 电流 ， 到提高井下供电系统功率 因数 的目的。 达
费用 。经无功补偿后 ， 系统视在电流下降 ３ ％左右 ， ０ 所有 电气设
收 稿 日期 ： ０ 卜 ０ —２ ２１ ７ ０
备承受实际电流减小 ，减少 了因 电流大造成 各类电气事故的几 增加 正常生产时间 。总之 ， 安装补偿达到 了减少费用 ， 节约投资 ，
（） ５ 稳定电网电压。并下感性 负荷 大量产生无功功率 ， 必然
导致供 电系统 电 网电压波 动 。无功 功率大 ， 网电压波动 幅度 电
大 ， 功量 变化 频率快 ， 网电压波 动频 率随之 加快 。安装 使 无 电
用 无 功 补 偿 后 ， 大 部 分 无 功 功 率 就 近 补 偿 ， 必 导 致 供 电 网 将 势 无 功 功 率 显 著 减 少 ，减 小 了 电 网 电压 及 井 下 变 压 器 二 次 电 压 波 动范 围。
山 西科 技
Ｓ Ｎ Ｉ ＣＥ Ｃ Ｎ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ ＨＡ Ｘ Ｉ Ｎ Ｅ Ａ Ｄ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｓ
２１ 年 ０１
第２ ６卷
第 ５ 期
●应 用 技 术
动态 无功 补偿 装 置在 煤 矿 生产 的应 用
李晋 兵
（ 晋城 煤业 集 团古 书院矿 ， 山西晋 城 ，４００ ０ 。 ４提 井下用 电设备与地面电源之 间存在大量往复循环 的无功功率 ，这些无 功功率必然 占用供 电 系统许多容量 ， 造成供电线路带负荷能力下 降 ， 井下变压器容量 利用率下降 ， 各级控 制开关带 载能力下降 。加装无功补偿后 ， 使
井下变压器视在功率接近于有功功率 ，有效 提高 了视在功率利 用率 ， 电线路及各级控制开关 因减少 了无功电流 ， 供 大大提高了 承载能力 。
（） ６ 减少 电气事 故率 ， 延长设 备使用 寿命 。变压器 、 电线 供
路 、各级控制保护开关及供 电系统所 有主 回路连接点 的温升与 流过该系统的视在 电流成正 比， 视在电流大 ， 必然导致温度升高
快， 温度超 越绝缘强 度后 ， 势必 引起 老化 、 接地 、 放电 、 弧光短路 等各类 事故 ， 甚至 引起 漏 电伤人 ， 导致设 备寿命缩 短 ， 修工作 维 量加大 ， 增加维 修资金支 出， 缩短设备更 新周期 ， 增加设 备投资
率 电机 大量使用 ， 普遍应用 电子原件产品 ， 各种 感生负荷及用 电
设 备 与地 面 电 网供 电 电 源之 间必 然 循 环 着 大 量 无 功 功 率 ， 同 时
产 生 各 类 谐 波 ， 成 井 下 供 电质 量 恶 化 和 电能 严 重 浪 费 ， 接 影 造 直
响井 下 电 网及 用 电设 备 正 常 运 行 ，采 用 井 下无 功 补 偿 后 具 有 如
能减排工作意见 的通知》 发 改能资【 ０ ７ １ ５ ） （ ２ ０ 】４ ６号 第十二条 明
确规定 ： 煤矿井下宜采用动态无功补偿和 就地无 功补偿 ， 矿井 平
均 功率 因数 不 得 低 于 ０ 。 ． ９ 随着 现 代 化 矿 井 快 速 发 展 ， 下 机 械 化 程 度 不 断提 升 ， 功 井 大
摘 要： 井下动 态无功补偿 装置可 实时跟踪 井供 电 系统的电气参数 ， 根据设 定 目标 自动投 切补 偿 支路 、 补偿无功功率 ， 并治理谐 波污染， 有效改善 电网电能的质量 ， 达到 节能降耗的 目
的。 对安 全供 电、 井下安全 、 设备安全 、 身安全都具有重要 的现 实意义。 人
关 键 词 ： 功 补 偿 ； 电 ； 矿 生产 无 供 煤
中图分类号 ：Ｕ ５ Ｔ ８６
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ４ ６２ （０ １０ － １４ ０ １０ － ４ ９ ２ １ ）５ ０ ２ － ２
矿 隔爆型动 态无功补 偿装置是 用于煤 矿井下低 压 １１０Ｖ ４ （６ 供电系统进行无功功率 自动补偿 的专用设备 。该设备可 ６０ Ｖ） 与煤矿井下供 电系统 中的移 动变 电站或 干式变压器并联 使用 ， 对井 下综采机组 移动变 电站集 中补偿 ， 也可 以用于采煤 、 掘进 、 开拓 、 运输 等系统供电变压器二次侧单独补偿 。该装置的主要功
理谐波 的功能 ，达 到装 置内电气 元件 安全运行和净化井下 电网
的 目的 。
气产 品标 准和矿用无 功功率 自动补 偿装置技术 条件设计 生产 。
通过 国家煤矿防爆安全产品质量监督检验 中心鉴定 ，完全符合 相关标准 ， 获得国家权威部 门颁发的防爆合格证和煤安证。
１ 技 术特 点 及 优 势