煤矿电力系统电压无功补偿自动调节探究

2015-11-04孙加强内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司

精品 2015年11期

□ 孙加强内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司

煤矿电力系统电压无功补偿自动调节探究

□ 孙加强内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司

［导读］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。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。本文主要煤矿电力系统中电压无功补偿自动调节技术的应用。

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。

一、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PT和PC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。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。

（图1）

二、煤矿电力系统中电压无功补偿自动调节技术的应用

（一）电压无功补偿

（1）随线补偿是指在高压配电线路上分散安装相应的并联电容器，对配电线路中的无功功率进行补偿，能起到提高配网功率因数、降损和升压的效果，适用于功率因数低、负荷重和公变多的长配单线路。其优势主要体现在投资小、回收快和补偿率高等方面，但随线补偿的保护装置配置较难，维护和管理中存在很大的问题，且受到安装环境等因素的限制，在配网中的应用较少。

（2）低压补偿。低压补偿可分为低压集中补偿和低压分散补偿两种。一是低压集中补偿是指将无功补偿自动投切装置作为控制保护装置，在低压母线上并联电容器组，以实现对变压器和低压配电线路无功损耗的补偿。低压集中补偿在用户专变和农村电网中应用广泛，但在公用变压器中，受管理和维护问题的制约，很容易形成安全隐患，难以有效利用。二是低压分散补偿是指在无功负荷相比密集的低压线路上安装电容器，以对线路本身和用电设备消耗的无功功率进行补偿。相比于上述补偿方式，低压分散补偿在改善电压质量、提升供电能力和节能降耗方面有着非常明显的优势，不过受低压负荷分布分散性和随机性特征的影响，补偿位置和补偿容量的选择比较困难，且电容器在轻载时会闲置，影响了设备的利用率，在我国当前煤矿中几乎没有使用。

（二）自动控制系统

有效的电压控制和合理的无功补偿是同时存在的，可在保证电压质量的同时，提升电力系统运行的稳定性、安全性和经济性。因此，电力工作人员不仅需要考虑无功补偿，还应考虑电力的自动调节和控制，因此，针对当前配网中的自动电压控制系统进行了简单分析。

（1）系统概论。在长期的发展过程中，坚强电网的构建、无功电源的应用和无功补偿的增加使无功功率不足不再是配网运行中的主要矛盾，而电网无功潮流的不合理分布和大机组无功功率的不合理分配日渐凸显。针对这种情况，对电网无功潮流和发电机机组无功功率进行了相应的协调控制，以实现配网电压的自动调节，这是确保电网安全、稳定运行，保证电压质量、减少网损的有效措施和必要要求。（2）基本原理。自动电压控制系统的基本原理是利用SCDMA 系统实现对全网各节点的遥测遥信，并对得到的数据进行实时在线分析和计算，在保证电力设备安全运行的前提下，考虑各节点的电压质量和省网关口的功率因数，从全网的角度，对电压无功进行优化控制，从而实现无功补偿设备的合理投入、无功分层的就地平衡和稳定电压，并在控制主变分解开关调节次数的基础上，实现相应的配网优化目标。结合专业软件分析和调度自动系统的遥感、遥信、遥测和遥控功能，以计算机技术和网络通信技术为保障，实现对配网内各变电站无功补偿设备和有载调压装置的集中管理和控制，最终实现电压无功优化运行的闭环控制。（3）系统功能。自动电压控制系统的功能体现在多方面：能对全网电压进行优化调节和提升电压质量；能实现全网调节无功补偿，实现无功功率的分层和就地平衡；可实现不同运行方式下的无功电压优化控制运行；可在电压合格的范围内，实现高峰负荷电压的偏上限运行，评估负荷电压偏下限运行。

（三）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。

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。