□ 孫加強(qiáng) 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(bǔ)償自動調(diào)節(jié)探究

□ 孫加強(qiáng) 內(nèi)蒙古大唐國際錫林浩特礦業(yè)有限公司

［導(dǎo)讀］電力系統(tǒng)中的大型感性負(fù)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(gè)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(yùn)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(dá)到消除無用功的目的，這也是電壓無功補(bǔ)償?shù)膫鹘y(tǒng)方法。電壓無功補(bǔ)償自動調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)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(bǔ)償自動調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用。

電壓無功補(bǔ)償自動調(diào)節(jié)技術(shù)是在煤礦電力系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛的一種技術(shù)，電壓無功補(bǔ)償自動調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)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(shí)，基于煤礦生產(chǎn)的特殊環(huán)境和要求，應(yīng)用電壓無功補(bǔ)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(bǔ)償自動調(diào)節(jié)技術(shù)組成及調(diào)整原則

無功補(bǔ)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(jī)，控制系統(tǒng)對PT和PC輸入供電系統(tǒng)的電壓和電流進(jìn)行控制，計(jì)算相應(yīng)的功率因數(shù)，按照預(yù)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(shí)調(diào)節(jié)功率因數(shù)和系統(tǒng)電壓，這是因?yàn)楣β室驍?shù)和系統(tǒng)電壓是緊密相關(guān)的，如果只對其中的一個(gè)參數(shù)進(jìn)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(xiàng)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(gè)子區(qū)域。第九區(qū)為整個(gè)調(diào)節(jié)區(qū)域的中心區(qū)域，這一區(qū)域?yàn)殡娏ο到y(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(bǔ)償自動調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用

（一）電壓無功補(bǔ)償

（1）隨線補(bǔ)償是指在高壓配電線路上分散安裝相應(yīng)的并聯(lián)電容器，對配電線路中的無功功率進(jìn)行補(bǔ)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(fù)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(bǔ)償率高等方面，但隨線補(bǔ)償?shù)谋Ｗo(hù)裝置配置較難，維護(hù)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(yīng)用較少。

（2）低壓補(bǔ)償。低壓補(bǔ)償可分為低壓集中補(bǔ)償和低壓分散補(bǔ)償兩種。一是低壓集中補(bǔ)償是指將無功補(bǔ)償自動投切裝置作為控制保護(hù)裝置，在低壓母線上并聯(lián)電容器組，以實(shí)現(xiàn)對變壓器和低壓配電線路無功損耗的補(bǔ)償。低壓集中補(bǔ)償在用戶專變和農(nóng)村電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛，但在公用變壓器中，受管理和維護(hù)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(bǔ)償是指在無功負(fù)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(jìn)行補(bǔ)償。相比于上述補(bǔ)償方式，低壓分散補(bǔ)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(fù)荷分布分散性和隨機(jī)性特征的影響，補(bǔ)償位置和補(bǔ)償容量的選擇比較困難，且電容器在輕載時(shí)會閑置，影響了設(shè)備的利用率，在我國當(dāng)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(bǔ)償是同時(shí)存在的，可在保證電壓質(zhì)量的同時(shí)，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此，電力工作人員不僅需要考慮無功補(bǔ)償，還應(yīng)考慮電力的自動調(diào)節(jié)和控制，因此，針對當(dāng)前配網(wǎng)中的自動電壓控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡單分析。

（1）系統(tǒng)概論。在長期的發(fā)展過程中，堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的構(gòu)建、無功電源的應(yīng)用和無功補(bǔ)償?shù)脑黾邮篃o功功率不足不再是配網(wǎng)運(yùn)行中的主要矛盾，而電網(wǎng)無功潮流的不合理分布和大機(jī)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(jī)機(jī)組無功功率進(jìn)行了相應(yīng)的協(xié)調(diào)控制，以實(shí)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(yùn)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(shí)現(xiàn)對全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的遙測遙信，并對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線分析和計(jì)算，在保證電力設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，考慮各節(jié)點(diǎn)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(jìn)行優(yōu)化控制，從而實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)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(shí)現(xiàn)相應(yīng)的配網(wǎng)優(yōu)化目標(biāo)。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(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為保障，實(shí)現(xiàn)對配網(wǎng)內(nèi)各變電站無功補(bǔ)償設(shè)備和有載調(diào)壓裝置的集中管理和控制，最終實(shí)現(xiàn)電壓無功優(yōu)化運(yùn)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(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)和提升電壓質(zhì)量；能實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)無功功率的分層和就地平衡；可實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)行方式下的無功電壓優(yōu)化控制運(yùn)行；可在電壓合格的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)高峰負(fù)荷電壓的偏上限運(yùn)行，評估負(fù)荷電壓偏下限運(yùn)行。

（三）使用與維護(hù)

在使用中，首先應(yīng)當(dāng)通過測試分析，確定電能質(zhì)量的相關(guān)指標(biāo)，確定煤礦電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，主要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)，制定相應(yīng)的無功補(bǔ)償自動調(diào)節(jié)方案，對單片機(jī)進(jìn)行編程，確定準(zhǔn)確的控制區(qū)域維度。同時(shí)，無功補(bǔ)償自動調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)遵循三項(xiàng)基本原則，分別是安全性原則、可靠性原則和經(jīng)濟(jì)性原則。一方面，通過無功補(bǔ)償自動調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用，確保煤礦電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，保證煤礦大型設(shè)備的運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)的要求，在煤礦電力系統(tǒng)中加裝無功補(bǔ)償裝置后，應(yīng)當(dāng)保證注入系統(tǒng)公共接點(diǎn)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(hù)方面，應(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)建立相應(yīng)的檢測系統(tǒng)，在煤礦電力系統(tǒng)運(yùn)行中，對無功補(bǔ)償自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，如果某一參數(shù)出現(xiàn)異常，應(yīng)當(dāng)由維護(hù)人員及時(shí)進(jìn)行排查和維修。

目前無功補(bǔ)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(yīng)用，相較于傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償方式，無功補(bǔ)償自動調(diào)節(jié)技術(shù)極大地提高了無功補(bǔ)償?shù)陌踩?、可靠性和?zhǔn)確性。針對煤礦電力系統(tǒng)的特點(diǎn)和無功補(bǔ)償需求，選擇晶閘管投切電容器式的無功補(bǔ)償技術(shù)是一種較好的方式，能夠適應(yīng)煤礦電力系統(tǒng)的特點(diǎn)和需求。

［1］朱秋平.配網(wǎng)無功補(bǔ)償和電壓自動調(diào)節(jié)技術(shù)［J］.中國電子商務(wù)，2013（11）：82.

［2］錢珞江.基于RTDS 的SVC 控制系統(tǒng)數(shù)字仿真研究［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2013（5）： 915-920.

［3］王云霞.關(guān)于電力系統(tǒng)電壓與無功補(bǔ)償問題探討［J］.現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2010（16）： 274.