整合煤矿供电系统无功补偿的研究.pdf

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1、总第158期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2012．10．024整合煤矿供电系统无功补偿的研究赵珂(潞安矿业集团公司供电处，山西长治046204)摘要：整合煤矿的电力系统目前存在功率因数低，损耗大等缺点，并含有谐波，从安全性和经济性两方面考虑，需要安装能同时补偿无功和滤除谐波的装置。文中介绍了无源滤波器、静止无功补偿设备及有源滤波器装置的原理及优缺点。结合整合煤矿的供电实际，无源滤波器是目前最可行的方式，并举实例介绍了LC无源滤波器选型计算过程。关键词：无功补偿；谐波治理

2、；无源滤波器中图分类号：TM614文献标识码：B文章编号：1005．2798(2012)10—0055—03煤炭资源整合以及整合煤矿的建立顺应了经济对于高压输电线路，线路电抗远大于线路电阻，转型的趋势，适应了经济社会发展的需要，但是整合减少线路上传送的无功功率可以显著地减少电压后的煤矿在生产技术、安全管理、供电系统改造等方降，提高用户端电压。面都亟待改进。随着整合煤矿生产规模的不断扩1．3增加设备输电能力大，大功率采煤机组及运输、提升设备将大幅应用于电网中输电线路、变压器的运行受到其最大传生产，而且

3、采煤和掘进工作巷道的走向长度不断增输电流的限制，当输电线路和变压器的电流或视在加，供电距离也不断加长。这样，长距离、大负荷的功率一定时，减少无功功率或电流的无功分量，有功供电情况造成了井下供电系统功率因数较低，线路功率或电流的有功分量就会增加，即增加了设备的损耗增大，影响了供电质量。而且整合煤矿包括可出力。控硅整流装置、变频调速装置等在内的各种谐波源1．4提高供电系统稳定性也在增多，给整合煤矿的供电系统带来了很多危害。任何情况下，电网中都要求无功电源要大于无基于此，从安全性和经济性两方面考虑，在整合

4、煤矿功负荷，即要有贮备。根据实际运行资料，无功功率这样具有谐波背景的电网中进行无功补偿时，需要的贮备容量必须达到最大无功负荷的7％～8％以充分考虑谐波的治理。上j。不仅全网平衡中要有贮备容量，而且各个地区都要有贮备容量，才能保证电网的稳定运行。1无功补偿的作用2谐波的危害1．1减少电能损耗输送同样的有功功率，当供电系统中功率因数目前，变频器等设备在整合煤矿的应用越来越从cosT提高cosT后，电网元件中的有功功率损耗广泛，大大提高了生产效率，但工作时会产生大量的降低的百分值为：谐波电流，带来了很多危

5、害。1)谐波的集肤效应使电网中的元件产生了AP％：(1一)×100COS。2附加的谐波损耗，从而降低了煤矿用电设备的效率。可见，进行无功补偿提高功率因数后，能有效地2)谐波使井下电机产生机械振动、噪音和过降低有功功率的损耗。电压；使井下移动变压器局部严重过热。此外，谐波1．2提高电压质量还能使电容器、电缆等设备的绝缘老化、使用寿命缩输电线路中电压损失△的计算公式为：短，以至损坏。3)谐波会导致继电保护和自动装置发生误△：—×10-3动作。式中：P为有功功率，MW；Q为无功功率，Mvar；4)谐波会对

6、邻近的通信系统产生干扰，轻者为线路总电阻，n；X为线路感抗，Q。降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无法收稿日期：2012作者简介：赵珂(1983一)，女，山西屯留人，工程师，从事煤矿供电技术与研究工作。55赵珂：整合煤矿供电系统无功补偿的研究第21卷第10期个反并联的晶闸管和一个电抗器组成，实质上是一个带有感阻性负载的单相交流调压电路。通过控制系统使两只晶闸管处于部分区间导通状态，则流人电抗器的基波电流减小，相当于增大了TCR电路的等效电抗，即减小等效电纳，也就减小了所吸收的无功功率。通过控

7、制晶闸管的导通角和导通时间，以控制流过电抗器电流的大小和相位，实现感性无功的连续调节，从而实现容性无功的动态补偿J。图2TCR单相结构原理TCR只能吸收感性无功功率，在实际应用中往往需要与补偿电容器配合使用，称为TCR+FC型SVC，如图3所示。Fc回路有滤波电容和滤波电抗器组成特定的滤波通道，向系统提供容性无功功率，兼有滤除谐波的作用。R图3与并联电容器配合使用的TCR原理3．2．2晶闸管投切电容器(TSC)图4是TSC单相结构原理图。它利用串联晶闸管代替真空接触器，作为投切开关，对流过电容器的电

8、流进行调节，实现无功功率的调整，其实质是自动分组投切，是传统技术的改进。C}———————————————一图4TSC单相结构原理TSC属于离散式调节，容易过补和欠补、电压容易波动。晶闸管串联在高压回路，容易被击穿，而且晶闸管发热量大，需要辅助冷却设备，维护量大。但是和机械断路器相比，采用晶闸管投切电容器可以精确控制投切时间，减少投切时的冲击电流，并且操作寿命远远高于断路器。另外，与TCR相比，虽不2012年10月赵珂：整合煤矿供电系统无功补偿的研究第21卷第10期能