煤矿电力系统电压无功补偿自动调节探究.pdf

总第 1 9 4期 煤矿 电力系统电压无功补偿 自动调 节探 究 田 冲 ( 潞安矿业集团公司 供电处， 山西 长治0 4 6 2 0 4 ) 摘要： 电压无功补偿 自动调节技术是在煤矿电力系统中应用较为广泛的一种技术， 电压无功补偿 自动调 节技术的应用 能够有效降低煤矿电力系统中的输送损耗以及变压器损耗， 对于提高供电效率有着重要的 作用。同时， 基于煤矿生产的特殊环境和要求。 应用电压无功补偿 自动调节技术也能较好地改善供电环 境 ， 提高煤矿电力系统的可靠性和电网质量。文章阐述了电压无功补偿 自动调节技术的基本组成和特点， 分析了其在煤矿 电力 系统 中的应用 。 关键词 ： 煤矿 ： 电力系统 ： 无功补偿 ； 自动调 节 中图分 类号 ： T D 6 1 1 文献标识码 ： B 文章 编号 ： 1 0 0 5 2 7 9 8 ( 2 0 1 5 ) 1 0 o 0 8 8 0 2 电力系统中的大型感性负载会降低功率 。 出现 大量的无用功分量 ， 并且还会影 响到整个输电网络 的损耗和可靠性 。 特别是在煤矿电力系统中， 影响到 煤矿大型设备的正常运 转。为了解决这一问题 ， 可 以在母线上并联电容组或者电容器 。 以达到消除无 用功的 目的， 这也是 电压无功补偿 的传统方法 。但 是应当看到， 这种传统方法在应用中存在着很大的 不足 ， 例如电容器在使用中会产生过电压 ， 影响到其 他 电力元件的使用寿命。同时 ， 这种无功补偿方法 所设置的补偿参数是固定 的， 而 电力系统实际上需 要的无功补偿参数却是动态变化的。电压无功补偿 自动调节技术的应用 ， 则较好地解决 了这一问题 。 1 无功补偿 自动调节技术原理 从电容器 的无功输出来看 ， 主要是通过调节 电 容器 的端 电压来调整 电容器的无功输出功率 ， 在无 功补偿 自动调节中， 也就是将电压调节装置接入供 电系统 ， 从而实现对 电容器无功输 出功率 的调节 。 相较于传统的无功补偿方法 ， 自动调节技术的关键 便是通过应用 自动化 、 智能化 的电压调节装置， 来实 现针对供电系统 中动态 的无功补偿需求变化提高无 功补偿效率的作用 。该装置的设计原理主要是通过 电压实时分级调节来调节电容器的端电压。电容器 是 固定接入的 。 在调整的过程中并不用调整延 时 同 时也不会产生放 电。而在 电压实时分级调节中。 由 于电容器不需要调整延时 。 因而对电容器端 电压的 调节变化量也较小 ， 这就为精细化的控制无功补偿 功率提供了可能 。另一方面 ， 这种无功补偿功率 的调节方法也不会在调节过程 中产生电压 ， 因而不 8 8 会对其它电器元件 的使用寿命产生影响。近年来 。 随着 G T R、 G T O、 S C R等全新 电气元件的应用 ， 也较 好地解决 了无功补偿 自动调节 中的冲击 涌流等 问 题 ， 投切速度大大提高， 使得无功补偿 自动调节技术 更加趋于安全 、 可靠 。 2 无功补偿 自动调节技术组成及调整原则 无功补偿 自动调节技术 的核心部分 是控制 系 统 ， 主要的控制元件为单片机 ， 控制系统对 P T和 P c 输入供电系统的电压和电流进行控制 计算 相应的 功率因数， 按照预先的编程设置， 最终调整整体的参 数 。在调节过程中， 一般需要 同时调节功率 因数和 系统电压 这是因为功率 因数和系统电压是紧密相 关的， 如果只对其中的一个参数进行调整， 并不能起 到较好 的调整效果 2 。这样一来 ， 功率因数和系统 电压所组成 的调节区域也就分别是这两项参 数为 X轴和 y轴组成的区域 。 一般可以将这一调节 区域 分为 9个子 区域 。第九区为整个调节区域的中心区 域 ， 这一区域为电力系统的正常工作区域 ， 调节区域 示意如图 1 所示 U 上限 下 限 0 L 八 区 七区 六 区 五区 ，九区 四区 Y , 三 区 二 区 一 区 收稿 日期 ： 2 0 1 5 - 0 7 - 2 0 作者简介： 田冲( 1 9 8 2一) ， 男， 陕西汉中人， 工程师 ， 从事煤矿供电管理工作。 上限 下限 C O S 西 图 l 系统状态调节 区域 2 0 1 5年 1 O月 田 冲： 煤矿 电力系统电压无功补偿 自动调节探究 第2 4卷第 1 0期 控制器中单片机的编程设置也以系统状态分类 区域为基础 ， 进行相应 的设置。例如 当供电系统当 前 的工作状态处于一 区时 。 系统 电压和功率因数都 低于下限 ， 在这种工作状态下 ， 就应当优先增加无功 输 出， 并且采用 提高系统 电压 作为辅助调 整机制。 按照相应的调整方式 。 对单片机进行编程 ， 当系统状 态发生变化时 ， 由控制器 自动进行调整 ， 从而实现无 功补偿 自动调节的功能 。 3 煤矿电力系统中电压无功补偿 自动调节 技术 的应用 3 1 煤矿电力系统特点分析 在煤矿 电力系统中应用电压无功补偿 自动调节 技术 。 首先应当分析煤矿 电力系统 的特点 ， 发现其中 存在的不足和问题 ， 从而进行相应的调整。首先 ， 基 于煤矿 电力系统 的特点 ， 需要重点考虑电能质量 问 题 、 电气设备损害问题、 启动无功冲击问题等等。煤 矿电力系统 中大量使用非线性 电子器件 ， 由这些 电 子元器件所组成的 自动化装置会产生谐波 ， 这会降 低供 电系统的功率 因数 ， 也就会影 响到 电能 质量。 同时， 在供电系统中， 启动无功冲击也会使得电压产 生波动 ， 会大大增加供电系统 中的无用功 ， 不但会造 成电能损耗 ， 还会影响到煤矿大型设备的安全生产。 煤矿供电系统中的谐 波危 害较多 ， 不但会损害变压 器 、 电机 、 变频装置等 ， 甚至还会对煤矿 的通信信号 造成一定的干扰， 损害继电保护器。因而煤矿电力 系统应用 电压无功补偿 自动调节技术 ， 应 当充分考 虑煤矿电力系统的特点和一些隐患问题 。 3 2 无功补偿方案选择 综合分析煤矿供 电系统 的特点和需求 选择晶 闸管控制 电容器的静止式动态无功补偿方案较为合 适。晶闸管 电容器无功 补偿装 置从 控制方式 上来 看 ， 可以依据控制物理量的不同分别实现功率 因数 和无功功率等参数的控制。选择适宜的电容器组合 方式 对电容 容量进行计算 如果在 电容容量 投入 中， 投入值小于电容器最小值 ， 那么在这种状态下不 能够进行 电容器投切。相应 的， 也就应 当保持原补 偿状态。无功功率控制方式 ， 其检测控制的为 同一 对象 这种控制方式虽然在理论上来说是可行 的， 但 是在实际应用 中， 由于检测难度较大 ， 并不能够较好 的应用 3 。而功率 因数 控制方式也存 在一定 的局 限性 ， 例如在重载状态下 ， 如果在这时进行投切 ， 并 不能够充分补偿 ： 相应的 ， 当处于轻载状态时进行投 切 ， 又极易产生震荡。在投切方式方面 ， 传统的投切 方式主要为机械式接触器 ， 接触器 的闭合需要三相 同时接触 ， 这种投切方式会降低补偿的准确性 。而 在无功补偿自动调节方案中， 主要使用单片机通过 晶闸管来控制投切 电容器。补偿方式主要有混补 、 三相分补 、 三相共补等补偿方式 。 根据补偿需要选择 相应 的补偿方式。 3 3 使用与维护 在使用中， 首先应当通过测试分析 ， 确定电能质 量的相关指标 ， 确定煤矿电力系统 的电能质量技术 标准， 主要 的技术标准项 目有 电压波动 、 功率 因数 、 谐波 电压 、 电压三相平衡度等。根据 电能质量技术 标准 ， 制定相应 的无功补偿 自动调节方案 ， 对单片机 进行编程 ， 确定准确 的控制区域维度。同时。 无功补 偿 自动调节技术的应用应当遵循 三项基本原则 ， 分 别是安全性原则 、 可靠性原则和经济性原则。一方 面 ， 通过无功补偿 自动调节技术的应用 ， 确保煤矿电 力系统的可靠运行 ， 保证煤矿大型设备的运行安全 性。另一方面， 选择适宜 的调节参数 ， 最大程度地提 高电能质量 ， 降低 电能损耗 。依照 国家相关标准 的 要求 ， 在煤矿电力系统中加装无功补偿装置后 ， 应 当 保证注入系统公共接点 的三相 电压平衡度不 大于 1 3 ， 并且 电压 波动不能大于 2 。在维护 方面 ， 应当建立起主要设施设备的巡查制度 ， 特别是对于 控制器 ， 应 当建立相应的检测系统 。 在煤矿电力系统 运行中。 对无功补偿 自动调节系统的控制器进行实 时检测 如果某一参数出现异常 应当由维护人员及 时进行排查和维修。 4 结语 目前无功补偿 自动调节技术已经在煤矿电力系 统 中得到了较好的应用 相较于传统 的无功补偿方 式 ， 无功补偿 自动调节技术极 大地提高 了无功补偿 的安全性 、 可靠性和准确性 。针对煤矿 电力系统的 特点和无功补偿需 求 ， 选择晶闸管投切 电容器式的 无功补偿技术是一种较好 的方式 能够适应煤矿电 力系统的特点和需求 。在无功补偿 自动调节技术应 用 中 应 当针对具体应用情况 在满足国家技术标准 的基础上 制定完善的应用方案。 参考文献 ： 1 冯建利， 武昱彤 基于无功补偿的电力系统电压稳定 控制分析与仿真 J 内蒙古石油化工， 2 0 1 2 ( 1 9 ) ： 1 0 4 1 O7 2 赵明 钱珞江 基于 R T D S的 S V C控制系统数字仿 真研究 J 系统仿真学报 ， 2 0 1 3 ( 5 ) ： 9 1 5 9 2 0 3 王云霞 关于电力系统电压与无功补偿问题探讨 J 现代经济信息 ， 2 0 0 9 ( 1 6 ) ： 2 7 4 责任编辑 ： 常丽芳 8 9