煤矿供电中FC+SVG动态补偿滤波装置的应用解析

王桂东

摘 要：煤矿的供电系统应用FC+SVG并联装置来控制无功功率和高次谐波的办法来动态的补偿滤波。这种技术的成功运用，能够较快地随着矿井负担的无功电流所产生的变化来变化，自动对电网系统需要的无功功率进行补偿，实现了电网在无功功率上的非静态的补偿，及时消除各个层次的谐波在高腰交流电网里受到污染，能够高效消除主、副井绞车这种较大功率的变频技术污染电网谐波，让交流电的供电系统变成有可变空间的动态供电系统。

关键词：煤矿供电；FC+SVG动态补偿；滤波装置

矿井主提升设备以及大型的空气压缩机、通风机、水泵、采煤机以及抽采装置等，这些类型的设备单位功率均很大，启动的次数多，给供电的系统武功冲击的力度加大。在大型用电机器运作的过程中，要耗费很多没用的功率建立和维系磁感电流对用电机器的供给。此外在煤矿井下供给配电的整个系统里有很多的感性负荷在里面，这里的感性负荷需要耗费很多无功功率，使供电的整个系统功率因数过低，加大电路中电压的消耗以及电能的耗费。这时改变频率的机器以及能控制整体电流的装置来拖动应用在矿井升高机中，运作的时候有很多高次谐波出现，会危害整个供电系统中电能的质量。

1 煤矿的供电系统中应用FC+SVG动态补偿的可行性

淮南矿区几乎每一个矿井的供电系统都受到谐波影响，许多矿曾经都发生过电压互感器烧坏，电容器保险熔断，乃至大型设备的电子监控系统出现故障而造成大面积停电事故的现象。几个专业的机构测试了谐波，其中主要是5次、7次和11次。矿井在建设的时候设计安装的非动态FC，非动态滤波的补偿装置，是一种高通的滤波器，它的组成是电容、阻尼电阻以及电感，在技术方面是相对落后的，没办法监控无功负荷的改变，瞬间功率因数比较低，供电的时候有很大损失和消耗，对系统的经济和运行都产生很大影响。而且因为FC滤波旁边的电流无功率容量是相对比来说稳定的，矿井升高机这些机械的负荷波动是很大的，每一个矿都发生过过补偿的情况，其原因就是大型机械设备停止运行，导致投入5次滤波支路成为极限，超过7次就无法使用。因此必须要综合性整治无功补偿以及谐波，这一点毋庸置疑。有一个成本方面的问题需要考虑就是已安装的FC系统装置虽然在效果上是不好的，但是成本低，SVG滤波补偿在效果上非常高效但是路线繁琐，成本高，在综合考虑之后，对比经济性和可行性两方面，应用FC和SVG的并联合用系统是最合适不过的，既解决了无功补偿的问题和滤波的问题，也在一定程度上节约了成本减少了资金的投入。

2 SVG动态补偿滤波装置在技术方面的先进性

SVG是依赖电力的一种电子设备，它能够检测系统的谐波，也可以产生和系统谐波振幅相同，但具有不同方向相位的向量谐波，这时系统的谐波就可以被抵消，然后波形变成正弦。SVG不仅可以滤除谐波，而且能够非静态的补偿无功功率，再加上SVG有相当快的反应速度，对谐波的滤除率能够超过95%，相当细致的进行无功补偿。

SVG具有极高的可靠性，在自身的运行方面。它对于所有阻止和抵抗的电网系统都是相适用的。谐振的现象不会出现，在安全方面和可靠方面是绝对可以保证的。在SVG工作时，不把IGBT的高频率开关所产生的高次谐波注入，SVG在补偿无功以及谐波的消除上会有更好的效果。补偿谐波的时候，把与负载电流的基波无功分量反极性的成分加入到补偿电流的信号指令中去，就能够达到使负担无功功率得到补偿的目的。此时，负载的电流里谐波以及无功的成分和补偿的电流互相抵消掉了，电源的电流相当于负载的电流中基础电波的有功分量。

补偿电流里面的谐波和无功这些电流的分量都能够运用SVG的控制系统经过指定的电流计算方式计算出来，然后根据计算结果推出实际中补偿的电流，补偿的电流和要接受补偿的谐波和无功等这些电流相抵消，最后取得预期的电源中的电流，从而达到滤除系统中谐波的目的。

经过了上述的分析表明，SVG拥有强大的技术支持和优势，尤其应用上FC+SVG的补偿方案，是SVG装置的容量大大减小，使工程的成本和投资得到了最大程度上的减少，而且SVG快速的运算速度也能够高效的解决滤除谐波以及无功补偿的问题，能够实现对于实时补偿的各方面要求。

3 SVG在技术上的方案以及滤除谐波的补偿效果

以淮南矿业集团顾北煤矿的供电系统情况为例，将他作为本次具体研究的对象，将已有的FC系统和SVG装置进行最优化的结合，准确算出无功补偿的容量以及谐波补偿的容量，尤其是必须准确合理的计算出SVG容量，解决各种高频率谐波带给矿区电网系统的危害，增加系统功率因数。

最前沿的技术叫做拓扑结构和多电平PWM技术都应用在SVG装置中来进行递次谐波的抵消，使电压和电流谐波产生畸形变异的概率低于0.03，实现既不加大硬件的成本，又达到了滤波的目的。应用可关的功率较大的电子器具组件组成自己更换的电路，经过电抗器在电网上并联，根据具体情况调节在电路的交流电一侧输出的电压幅度和相位，或者直接对交流电一侧的电压电流进行控制，这样就能够让这个电路把适合的无功电流进行吸收或者发射，以此来实现动态的无功补偿。

4 FC+SVG动态补偿技术在应用时产生的综合效益

FC+SVG的使用给淮南电网带来了非常大的经济效益，矿井的总功率因数在该技术实施稳定之后由87%提高到了97%，在10000V的电压下，侧电流能够大概减少200A，从而使电能的损耗得到了一定的减少，也使电费资金得到了节约。

成功应用FC+SVG技术，使矿井每一个变电站的谐波问题得到了很好的解决。有效地让电压的波动不稳和瞬间变化这些问题受到了控制。5次和7次的谐波含量在实施项目之前每一个矿井中相对来说比较大，造成了电力的设备损伤和生产过程中机器设备的损害，实施FC+SVG装置之后就有效的滤除了谐波，使电能的质量得到更好的保障，保证了继电工作的正确性，在电气机械设备的运行上也具备更高的可靠性以及安全性。

在矿井系统出现故障的时候，FC+SVG装置能够给予最及时最快速的判断，从而开始武功调节功能，震荡阻尼系统，来行之有效的使线路中输电的容量变大，让整个输电的系统稳定性得到提高，高效的是受到负荷一侧的电压得到稳定的调节和维持，确保了矿井中一些重要的部分能够得到既安全又稳妥的电能供给。

5 结束语

FC+SVG动态补偿滤波装置的应用，有很快的响应速度，很高的可靠性和安全性，能够提高功率因数，使供电系统稳定持续供电，确保了全自动装置的动作准确性，也保证了每一种电气机械设备的稳定安全运作。经过实际调查，该技术应用在煤矿的供电系统中，效果明显，安全可靠，经济运行；为矿井赢得了巨大的经济方面的利益以及安全方面的保障。该技术发展成熟之后能够被推广并且应用在其他相同类型的煤矿矿井中，用以展现出更好的优势，带来更大的社会经济安全效益。

参考文献

[1]冯文轶.FC+SVG动态补偿滤波装置在煤矿供电中的应用[J].煤矿机械，2014，35（6）：173-175.

[2]吕贺伦.静止型动态无功补偿装置及其在煤矿中的应用[J].煤矿工程，2012（6）：64-66.

[3]吾布里·阿依丁，季书文，吾斯曼·托乎提.煤炭牵引供电系统无功动态谐波综合补偿技术分析[J].节能技术，2012，30（3）：282-285.