周向龍

摘 要：文章通過(guò)介紹煤礦生產(chǎn)耗電量大的問(wèn)題，提出了SVC技術(shù)在煤礦變電站中的應(yīng)用，并取得了較好的效果，以期為相關(guān)電能消耗過(guò)大的企業(yè)提供一些理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：煤礦；SVC；原理；研究

一、引言

隨著煤礦井下采掘機(jī)械化的發(fā)展，煤礦原煤產(chǎn)量大幅度提升和通風(fēng)、排水安全設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的提高，變電站電氣設(shè)備總?cè)萘?、使用功率的明顯加大，供電距離加長(zhǎng)。由于礦井用電設(shè)備多為電機(jī)、水泵等均為感性負(fù)載，在運(yùn)行中需要從電網(wǎng)吸收無(wú)用功率，造成了變電站功率因數(shù)較低，而系統(tǒng)電網(wǎng)要求用電單位功率因數(shù)不得低于0.9，否則在電費(fèi)結(jié)算時(shí)將扣除功率因數(shù)罰款，造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。同時(shí)功率因數(shù)較低會(huì)產(chǎn)生以下幾個(gè)方面的影響：

1、在傳送同樣的有功功率情況下，功率因數(shù)的降低會(huì)使總電流增大，使供電系統(tǒng)中的變壓器、斷路器、導(dǎo)線等容量增大，系統(tǒng)內(nèi)部的起動(dòng)控制設(shè)備、測(cè)量?jī)x器、儀表等規(guī)格要求增大，從而投資費(fèi)用增大。

2、功率因數(shù)的下降，使輸電線路中的功率損耗增加。

3、無(wú)功電流增加后供電設(shè)備的溫升會(huì)超過(guò)規(guī)定范圍，為控制設(shè)備溫度，工作電流就會(huì)受到控制。功率因數(shù)降低后，不得不降低輸送的有功功率來(lái)控制電流值，這樣就降低了供電設(shè)備的供電能力。

煤礦為了避免高峰時(shí)期用電負(fù)荷，采取高峰時(shí)間段不生產(chǎn)或者檢修，到夜間低谷時(shí)段開(kāi)足馬力生產(chǎn)，造成全天供電電壓波動(dòng)較大，電壓高時(shí)容易燒毀設(shè)備，電壓低時(shí)設(shè)備開(kāi)不起來(lái)，每天需要調(diào)整變壓器分頭來(lái)調(diào)整輸出電壓來(lái)滿足礦井生產(chǎn)電壓，在調(diào)整時(shí)一是需要停電操作，二是調(diào)整完畢需做試驗(yàn)，浪費(fèi)停電時(shí)間人力成本。

另外，由于煤礦負(fù)荷主、副提升及潛水泵房采用變頻軟啟動(dòng)，而變頻設(shè)備的增加造成大量的諧波電流注入電網(wǎng)，造成正弦波畸變，電能質(zhì)量下降，不但對(duì)電力系統(tǒng)的一些重要設(shè)備產(chǎn)生重大影響，對(duì)用戶也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重危害，造成能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

因此，供電系統(tǒng)中提高功率因數(shù)、補(bǔ)償無(wú)功功率，消除諧波及提高供電電壓及質(zhì)量，降低電能消耗是十分必要的。本項(xiàng)目將通過(guò)利用SVC技術(shù)應(yīng)用于變電站來(lái)解決上述問(wèn)題，最終降低電能消耗。

二、SVC技術(shù)原理及應(yīng)用研究

SVC的主要裝置具有能夠快速調(diào)節(jié)的功能。通過(guò)相應(yīng)的無(wú)功功率的調(diào)節(jié)，進(jìn)而可以更好地維持整體的電力系統(tǒng)的電壓。其主要應(yīng)用于具有無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾娏ρb置中，充分利用晶閘管作為一種相對(duì)固態(tài)的調(diào)節(jié)，進(jìn)而有效地控制主要接入系統(tǒng)的整體的容量，對(duì)改變整個(gè)輸電系統(tǒng)導(dǎo)納具有十分重要的作用。

TCR+TSC型SVC的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。它由1臺(tái)TCR、2臺(tái)TSC以及2個(gè)無(wú)源濾波器組成。

TCR和TSC組合后的運(yùn)行原理為：當(dāng)系統(tǒng)電壓低于設(shè)定的運(yùn)行電壓時(shí)，根據(jù)需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功量投入適當(dāng)組數(shù)的電容器組，并略有一點(diǎn)正偏差（過(guò)補(bǔ)償），此時(shí)再利用TCR調(diào)節(jié)輸出的感性無(wú)功功率來(lái)抵消這部分過(guò)補(bǔ)償容性無(wú)功；當(dāng)系統(tǒng)電壓高于設(shè)定電壓時(shí)，則切除所有電容器組，只留有TCR運(yùn)行。圖2給出了該控制方式下穩(wěn)定系統(tǒng)電壓時(shí)采用的控制框圖，控制器所需信號(hào)為系統(tǒng)線電壓和線電流。如果用于補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功功率或校正系統(tǒng)功率因數(shù)，只需將電壓設(shè)定值改為相應(yīng)的無(wú)功設(shè)定值或功率因數(shù)設(shè)定值即可?？刂埔?guī)律采用可變參數(shù)的PI調(diào)節(jié)器，其算法簡(jiǎn)單、可靠，而且易實(shí)現(xiàn)。

SVC應(yīng)用于電力系統(tǒng)中對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響有：①增強(qiáng)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。SVC安裝于中長(zhǎng)距離輸電線路中點(diǎn)可以改善系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，其P-δ特性曲線給故障后電機(jī)提供的減速面積和暫態(tài)裕量比沒(méi)有補(bǔ)償?shù)那闆r下要大。②有力的支持系統(tǒng)電壓，防止電壓崩潰。系統(tǒng)發(fā)生故障或者負(fù)荷電流（尤其是無(wú)功電流）急劇增高的瞬間，SVC能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行瞬時(shí)無(wú)功補(bǔ)償來(lái)支撐電壓以抑制電壓崩潰的趨勢(shì)。③有效的阻尼系統(tǒng)振蕩。TCR可以用極高的速度平滑地調(diào)節(jié)無(wú)功和電壓，具有調(diào)制狀態(tài)工作的可能。它可以在一個(gè)與工頻50HZ不同的頻率下作適當(dāng)浮動(dòng)，如果浮動(dòng)與系統(tǒng)搖擺或振蕩頻率相同而相位相反，就可以增大系統(tǒng)的阻尼而抑制振蕩。④補(bǔ)償不平衡負(fù)荷。負(fù)荷不平衡時(shí)，SVC不平衡控制策略可以補(bǔ)償系統(tǒng)使供電電流變成三相平衡，能夠使單相負(fù)荷變成三相平衡負(fù)荷而沒(méi)有無(wú)功分量。⑤抑制負(fù)荷側(cè)電壓波動(dòng)和閃變，校正功率因數(shù)。

電力負(fù)荷不僅產(chǎn)生而且吸收無(wú)功功率。由于傳輸?shù)呢?fù)荷在任何時(shí)間差別都很大，在一個(gè)電網(wǎng)中的無(wú)功功率平衡也有差別，結(jié)果將導(dǎo)致無(wú)法接受的電壓變化或電壓突降，在極端情況下，甚至?xí)l(fā)生電壓崩潰。一個(gè)快速反應(yīng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器可以在不同的系統(tǒng)條件下，連續(xù)地提供為控制動(dòng)態(tài)電壓擺動(dòng)所需的無(wú)功功率，由此可改善電力系統(tǒng)輸配電性能。安裝動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器，可以在不同網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下，在維持一個(gè)平穩(wěn)的電壓水平的同時(shí)，提高傳輸容量，降低損耗及消除各類諧波，對(duì)維持電網(wǎng)質(zhì)量起到至關(guān)重要作用，該裝置可以自動(dòng)跟蹤供電系統(tǒng)的無(wú)功變化情況，判斷系統(tǒng)所需要的無(wú)功功率補(bǔ)償容量，自動(dòng)控制本裝置，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。

三、成果分析

該成果主要應(yīng)用在變電站的無(wú)功補(bǔ)償，電壓調(diào)整及奇次諧波消除。SVC無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置將先進(jìn)性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和智能化融為一體。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上突出人性化，實(shí)現(xiàn)了變電站設(shè)備的先進(jìn)性和安全高效節(jié)能，提高變電站功率因數(shù)，增加經(jīng)濟(jì)效益。也大大提高了變電站無(wú)功補(bǔ)償裝置的安全性和自動(dòng)化程度，可以有效的提高變電站供電系統(tǒng)的穩(wěn)定新，對(duì)于有效降低變電站供電事故、提高礦井的安全生產(chǎn)水平有較大的促進(jìn)作用。目前已在國(guó)家電網(wǎng)、鋼鐵企業(yè)、煤礦供電企業(yè)供電部門都有所應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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[2] 杜晟，張鵬遠(yuǎn)，方剛.SVG技術(shù)綜述[J].高新技術(shù)，2009（17）：5.

（作者單位：冀中能源峰峰集團(tuán)電業(yè)分公司）