□ 孫加強 內(nèi)蒙古大唐國際錫林浩特礦業(yè)有限公司

煤礦電力系統(tǒng)電壓無功補償自動調(diào)節(jié)探究

□ 孫加強 內(nèi)蒙古大唐國際錫林浩特礦業(yè)有限公司

［導讀］電力系統(tǒng)中的大型感性負載會降低功率，出現(xiàn)大量的無用功分量，并且還會影響到整個輸電網(wǎng)絡(luò)的損耗和可靠性，特別是在煤礦電力系統(tǒng)中，影響到煤礦大型設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。為了解決這一問題，可以在母線上并聯(lián)電容組或者電容器，以達到消除無用功的目的，這也是電壓無功補償?shù)膫鹘y(tǒng)方法。電壓無功補償自動調(diào)節(jié)技術(shù)的應用，則較好地解決了這一問題。本文主要煤礦電力系統(tǒng)中電壓無功補償自動調(diào)節(jié)技術(shù)的應用。

電壓無功補償自動調(diào)節(jié)技術(shù)是在煤礦電力系統(tǒng)中應用較為廣泛的一種技術(shù)，電壓無功補償自動調(diào)節(jié)技術(shù)的應用，能夠有效降低煤礦電力系統(tǒng)中的輸送損耗以及變壓器損耗，對于提高供電效率有著重要的作用。同時，基于煤礦生產(chǎn)的特殊環(huán)境和要求，應用電壓無功補償自動調(diào)節(jié)技術(shù)也能較好地改善供電環(huán)境，提高煤礦電力系統(tǒng)的可靠性和電網(wǎng)質(zhì)量。

一、無功補償自動調(diào)節(jié)技術(shù)組成及調(diào)整原則

無功補償自動調(diào)節(jié)技術(shù)的核心部分是控制系統(tǒng)，主要的控制元件為單片機，控制系統(tǒng)對PT和PC輸入供電系統(tǒng)的電壓和電流進行控制，計算相應的功率因數(shù)，按照預先的編程設(shè)置，最終調(diào)整整體的參數(shù)。在調(diào)節(jié)過程中，一般需要同時調(diào)節(jié)功率因數(shù)和系統(tǒng)電壓，這是因為功率因數(shù)和系統(tǒng)電壓是緊密相關(guān)的，如果只對其中的一個參數(shù)進行調(diào)整，并不能起到較好的調(diào)整效果。這樣一來，功率因數(shù)和系統(tǒng)電壓所組成的調(diào)節(jié)區(qū)域也就分別是這兩項參數(shù)為X軸和Y 軸組成的區(qū)域，一般可以將這一調(diào)節(jié)區(qū)域分為9 個子區(qū)域。第九區(qū)為整個調(diào)節(jié)區(qū)域的中心區(qū)域，這一區(qū)域為電力系統(tǒng)的正常工作區(qū)域，調(diào)節(jié)區(qū)域示意如圖1 所示。

（圖1）

二、煤礦電力系統(tǒng)中電壓無功補償自動調(diào)節(jié)技術(shù)的應用

（一）電壓無功補償

（1）隨線補償是指在高壓配電線路上分散安裝相應的并聯(lián)電容器，對配電線路中的無功功率進行補償，能起到提高配網(wǎng)功率因數(shù)、降損和升壓的效果，適用于功率因數(shù)低、負荷重和公變多的長配單線路。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在投資小、回收快和補償率高等方面，但隨線補償?shù)谋Ｗo裝置配置較難，維護和管理中存在很大的問題，且受到安裝環(huán)境等因素的限制，在配網(wǎng)中的應用較少。

（2）低壓補償。低壓補償可分為低壓集中補償和低壓分散補償兩種。一是低壓集中補償是指將無功補償自動投切裝置作為控制保護裝置，在低壓母線上并聯(lián)電容器組，以實現(xiàn)對變壓器和低壓配電線路無功損耗的補償。低壓集中補償在用戶專變和農(nóng)村電網(wǎng)中應用廣泛，但在公用變壓器中，受管理和維護問題的制約，很容易形成安全隱患，難以有效利用。二是低壓分散補償是指在無功負荷相比密集的低壓線路上安裝電容器，以對線路本身和用電設(shè)備消耗的無功功率進行補償。相比于上述補償方式，低壓分散補償在改善電壓質(zhì)量、提升供電能力和節(jié)能降耗方面有著非常明顯的優(yōu)勢，不過受低壓負荷分布分散性和隨機性特征的影響，補償位置和補償容量的選擇比較困難，且電容器在輕載時會閑置，影響了設(shè)備的利用率，在我國當前煤礦中幾乎沒有使用。

（二）自動控制系統(tǒng)

有效的電壓控制和合理的無功補償是同時存在的，可在保證電壓質(zhì)量的同時，提升電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性。因此，電力工作人員不僅需要考慮無功補償，還應考慮電力的自動調(diào)節(jié)和控制，因此，針對當前配網(wǎng)中的自動電壓控制系統(tǒng)進行了簡單分析。

（1）系統(tǒng)概論。在長期的發(fā)展過程中，堅強電網(wǎng)的構(gòu)建、無功電源的應用和無功補償?shù)脑黾邮篃o功功率不足不再是配網(wǎng)運行中的主要矛盾，而電網(wǎng)無功潮流的不合理分布和大機組無功功率的不合理分配日漸凸顯。針對這種情況，對電網(wǎng)無功潮流和發(fā)電機機組無功功率進行了相應的協(xié)調(diào)控制，以實現(xiàn)配網(wǎng)電壓的自動調(diào)節(jié)，這是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行，保證電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)損的有效措施和必要要求。（2）基本原理。自動電壓控制系統(tǒng)的基本原理是利用SCDMA 系統(tǒng)實現(xiàn)對全網(wǎng)各節(jié)點的遙測遙信，并對得到的數(shù)據(jù)進行實時在線分析和計算，在保證電力設(shè)備安全運行的前提下，考慮各節(jié)點的電壓質(zhì)量和省網(wǎng)關(guān)口的功率因數(shù)，從全網(wǎng)的角度，對電壓無功進行優(yōu)化控制，從而實現(xiàn)無功補償設(shè)備的合理投入、無功分層的就地平衡和穩(wěn)定電壓，并在控制主變分解開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)相應的配網(wǎng)優(yōu)化目標。結(jié)合專業(yè)軟件分析和調(diào)度自動系統(tǒng)的遙感、遙信、遙測和遙控功能，以計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為保障，實現(xiàn)對配網(wǎng)內(nèi)各變電站無功補償設(shè)備和有載調(diào)壓裝置的集中管理和控制，最終實現(xiàn)電壓無功優(yōu)化運行的閉環(huán)控制。（3）系統(tǒng)功能。自動電壓控制系統(tǒng)的功能體現(xiàn)在多方面：能對全網(wǎng)電壓進行優(yōu)化調(diào)節(jié)和提升電壓質(zhì)量；能實現(xiàn)全網(wǎng)調(diào)節(jié)無功補償，實現(xiàn)無功功率的分層和就地平衡；可實現(xiàn)不同運行方式下的無功電壓優(yōu)化控制運行；可在電壓合格的范圍內(nèi)，實現(xiàn)高峰負荷電壓的偏上限運行，評估負荷電壓偏下限運行。

（三）使用與維護

在使用中，首先應當通過測試分析，確定電能質(zhì)量的相關(guān)指標，確定煤礦電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量技術(shù)標準，主要的技術(shù)標準項目有電壓波動、功率因數(shù)、諧波電壓、電壓三相平衡度等。根據(jù)電能質(zhì)量技術(shù)標準，制定相應的無功補償自動調(diào)節(jié)方案，對單片機進行編程，確定準確的控制區(qū)域維度。同時，無功補償自動調(diào)節(jié)技術(shù)的應用應當遵循三項基本原則，分別是安全性原則、可靠性原則和經(jīng)濟性原則。一方面，通過無功補償自動調(diào)節(jié)技術(shù)的應用，確保煤礦電力系統(tǒng)的可靠運行，保證煤礦大型設(shè)備的運行安全性。另一方面，選擇適宜的調(diào)節(jié)參數(shù)，最大程度地提高電能質(zhì)量，降低電能損耗。依照國家相關(guān)標準的要求，在煤礦電力系統(tǒng)中加裝無功補償裝置后，應當保證注入系統(tǒng)公共接點的三相電壓平衡度不大于1.3%，并且電壓波動不能大于2%。在維護方面，應當建立起主要設(shè)施設(shè)備的巡查制度，特別是對于控制器，應當建立相應的檢測系統(tǒng)，在煤礦電力系統(tǒng)運行中，對無功補償自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制器進行實時檢測，如果某一參數(shù)出現(xiàn)異常，應當由維護人員及時進行排查和維修。

目前無功補償自動調(diào)節(jié)技術(shù)已經(jīng)在煤礦電力系統(tǒng)中得到了較好的應用，相較于傳統(tǒng)的無功補償方式，無功補償自動調(diào)節(jié)技術(shù)極大地提高了無功補償?shù)陌踩?、可靠性和準確性。針對煤礦電力系統(tǒng)的特點和無功補償需求，選擇晶閘管投切電容器式的無功補償技術(shù)是一種較好的方式，能夠適應煤礦電力系統(tǒng)的特點和需求。

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