SVG動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置在煤礦供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

盧會(huì)凱

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)首陽煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048400）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，煤礦企業(yè)的原煤產(chǎn)量正在大幅度地提升，煤礦井下采掘機(jī)械的自動(dòng)化水平也再不斷地提高，煤礦機(jī)械設(shè)備的裝機(jī)功率提高的更快，這就使得煤礦企業(yè)的供電距離變得更長(zhǎng)。由于供電距離的增加，不少礦井出現(xiàn)了也再不斷地提高，煤礦企業(yè)的供電距離也變得越來越長(zhǎng)。這就使得不少礦井出現(xiàn)功率因數(shù)低、供電線路長(zhǎng)、損耗大和諧波等問題出現(xiàn)，而應(yīng)用SVG無功補(bǔ)償裝置不僅能解決這些問題，還能降低煤礦的能源消耗，促進(jìn)礦井安全生產(chǎn)，和諧發(fā)展。

1 無功補(bǔ)償概述

電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器等，大部分屬于感性負(fù)荷，在運(yùn)行過程中需要向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無功補(bǔ)償設(shè)備以后，可以提供感性負(fù)載所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供、由線路輸送的無功功率，由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，就是無功補(bǔ)償。無功補(bǔ)償裝置的作用一是提高線路輸電穩(wěn)定性。二是維持受電端電壓，加強(qiáng)系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性。三是能補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率，提高功率因素。四是諧波動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，改善電能質(zhì)量。五是抑制電壓破洞和閃變。六是抑制三相不平衡。

2 SVG的特點(diǎn)和工作原理

一般是由冷卻系統(tǒng)、斷路器、連接變壓器、直流電容器、VSC逆變器組成了SVG裝置，SVG裝置的工作原理是在電網(wǎng)上并聯(lián)通過變壓器或電抗器的電壓源型逆變器，以及對(duì)逆變器交流側(cè)輸出電壓相位與幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，要么是對(duì)其交流側(cè)電流相位與幅值進(jìn)行直接性控制，進(jìn)而使得所要求的無功功率得以迅速地吸收或發(fā)出，最終對(duì)無功進(jìn)行動(dòng)態(tài)和快速地調(diào)節(jié)。在通過直接電流進(jìn)行控制的時(shí)候，直接性地控制交流側(cè)電流，不但能夠?qū)_擊型負(fù)載的沖擊電流跟蹤補(bǔ)償，而且還能夠跟蹤補(bǔ)償諧波電流。

3 SVG配置的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)煤礦供電6/10kV側(cè)升壓完善的過程中，需要結(jié)合煤礦礦井負(fù)荷和場(chǎng)地現(xiàn)狀。實(shí)施無源諧波吸收和無功補(bǔ)償相統(tǒng)一的配置設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償成套系統(tǒng)的策略，使得系統(tǒng)有著無功補(bǔ)償與濾波的兩大作用。這項(xiàng)策略選用電容器與SVG是根據(jù)煤礦要求補(bǔ)償?shù)臒o功功率來進(jìn)行，補(bǔ)償容量不但兼顧了SVG裝置工作的過程中所產(chǎn)生的無功功率,而且還涵蓋了母線上的其它一系列感性負(fù)荷所形成的無功功率。SVG能夠?qū)⑿∮?3次的諧波濾除，要求增多一組電容器能夠不間斷地應(yīng)用，無需額外地對(duì)濾波支路加以配置。結(jié)合無功功率的就地平衡性，將一組容量是10M var的靜止動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償成套裝置裝設(shè)在10kV母線。由大功率可關(guān)斷電子電力器件組合而成的逆變器涵蓋其中，而一套額定容量是5Mvar的電容器與5MvarSVG型靜止無功發(fā)生器組合而成了這套裝置的核心部分。對(duì)于從感性5000kvar到容性5000kvar不間斷能夠調(diào)節(jié)的SVG無功補(bǔ)償裝置調(diào)節(jié)容量以及5000kvar固定補(bǔ)償容量的高壓電容補(bǔ)償裝置，它們并聯(lián)構(gòu)成了O—1000Okvar無功調(diào)節(jié)范圍的靜止動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償成套裝置，完全可以跟煤礦35/10kV變電站1OkV側(cè)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償需要相適應(yīng)，而不間斷地自動(dòng)調(diào)節(jié)可以在額定的容量范圍之內(nèi)，這使得進(jìn)線點(diǎn)位置電能質(zhì)量得以有效地提高。

4 SVG裝置技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)

SVG能夠快速動(dòng)態(tài)不間斷地對(duì)無功輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，以盡可能地實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)男枰?，?shí)現(xiàn)了任何時(shí)刻的0.98—1.0的功率因數(shù)。跟TCR進(jìn)行比較，SVG的實(shí)現(xiàn)手段與補(bǔ)償原理更加先進(jìn)，它的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)是：

1）穩(wěn)定性和安全性的運(yùn)行：SVG屬于可控電流源，放大的諧波電壓與過電流不會(huì)形成，特別是非常適宜要求高安全性和穩(wěn)定性的煤礦。

2）特性好的諧波:相比較于TCR，諧波電流不會(huì)在SVG形成，以及可以將煤礦提升機(jī)所形成的一系列諧波電流濾除，有效地實(shí)現(xiàn)了煤礦治理諧波和無功補(bǔ)償?shù)男枰?/p>

3）較強(qiáng)的補(bǔ)償性能:對(duì)無功輸出進(jìn)行不間斷快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，盡最大可能地實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)男枰?，使得任何時(shí)刻功率因數(shù)跟1.0相接近，以及相同容量的SVG補(bǔ)償高出1.2倍的TCR補(bǔ)償高，實(shí)現(xiàn)了比較高的裝置效益。

4）較小的占地面積:因?yàn)楸旧砣鄙僦C波，濾波器組不需要，縮小了占地的面積。僅僅是TCR補(bǔ)償?shù)囊话攵帱c(diǎn)。

5）維護(hù)量小和穩(wěn)定性高：設(shè)計(jì)模塊化，調(diào)試和安裝工作量小，基本不需要維護(hù)。滿足N—1運(yùn)行方式和IGBT功率模塊，一個(gè)模塊故障能夠旁路不間斷地工作，這大大地提高了穩(wěn)定性。

5 SVG動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置操作時(shí)的注意事項(xiàng)

1）操作順序是：先給二次控制系統(tǒng)上電，控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到的各種狀態(tài)量判狀態(tài)，若裝置正常，則復(fù)位后充電指示燈點(diǎn)亮。在裝置就緒的情況下才能上電運(yùn)行。上下電順序應(yīng)遵循啟機(jī)時(shí)先開控制電再上高壓電，關(guān)機(jī)時(shí)應(yīng)先斷高壓電然后控制電。動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償及有源諧波治理裝置為高壓設(shè)備，操作時(shí)必需有高壓意識(shí)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。

2）動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置中的有關(guān)參數(shù)出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)置完畢（依據(jù)是用戶提供和實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合的有關(guān)參數(shù)），如果對(duì)裝置和負(fù)荷系統(tǒng)沒有足夠的了解，請(qǐng)不要隨意更改參數(shù)，否則可能會(huì)給系統(tǒng)帶來不必要的麻煩，甚至重大損失。

3）SVG動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置正常運(yùn)行時(shí)，不可以隨意按動(dòng)鍵盤或者前面的操作按鈕，否則可能引起系統(tǒng)誤動(dòng)。

4）本裝置扥啟動(dòng)柜、功率柜均屬于高壓危險(xiǎn)區(qū)域，在高壓通電情況下絕對(duì)不能打開柜門進(jìn)行作業(yè)。

6 結(jié)論

總之，SVG動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置投入煤礦中應(yīng)用之后，可以滿足動(dòng)態(tài)快速補(bǔ)償負(fù)荷無功，使得系統(tǒng)功率因數(shù)大大地提高，以及實(shí)現(xiàn)了理想的節(jié)電效果。并且也有利于電壓波動(dòng)的抑制和輸送線路損耗的降減少，實(shí)現(xiàn)了改善電能質(zhì)量與節(jié)能降耗的效果，非常值得在煤礦供電系統(tǒng)中應(yīng)用和推廣。

[1] 王兆安,楊君,劉進(jìn)軍.諧波抑制和無功功率補(bǔ)償「M] .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.

[2] 張劉春,韓如成.無功補(bǔ)償裝置的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)「J」.太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào),2004,25(l).

[3] 都傳峰.靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置在煤礦中的應(yīng)用[J] .煤礦機(jī)械,2005,(9).