论煤矿井下供配电系统无功补偿

论煤矿井下供配电系统无功补偿

魏礼鹏 于铄航

天地（常州）自动化股份有限公司 江苏省常州市 213015

摘要：随着现阶段煤矿采掘实现机械化发展，煤矿的产煤数量也在不断增加，使得煤矿采煤工作面电气设备容量和功率也在增大，供电距离不断的加长。用电设备自身无功功率所产生的损耗会使得井下电网功能因数降低。所以，在煤矿供电体系当中将功率因素提升，以及对无功功率实施补偿和对电能消耗降低是很重要的，加强对于无功功率实现自动补充装置的应用，主要就是将井下供电线路损耗和变压器有功损害降低，将配电系统的功率因素提升，以此将采煤成本降低。

关键词：煤矿井下供配电系统；无功补偿；意义

1无功补偿原理

非线性电力设备基于电磁感应原理在低压电网中运行，在能量转换的过程中建立交变磁场、生成感性负荷，在一个周期内完成功率的吸收与释放。在此过程中，电源能量依靠无功功率的形式进行电能转化，在负荷与电源间做周期性往复转换运动。当电流在配电网中对电感元件做功时，将会导致电流比电压超前90℃；当其对电容元件做功时，将会使电流较电压滞后90℃，导致电流与电压出现不同相。在同一电路内，电感电流与电容电流的相位相差180℃，倘若选取无功补偿装置安装在电磁元件电路中，可以促使两种电流相互抵消，使电流、电压矢量夹角显著减小，从而有效优化电网做功性能。

但需要注意的是，在运用无功补偿技术时需克服以下三项问题：①电网容量不足问题，在用电高峰期极易产生有功负荷、无功负荷缺额情况，造成局部电压不稳，影响电网整体运行效果；②技术与设备的缺陷，例如在含有真空断路器的线路中，在合闸时易产生瞬时过高电压，无法起到无功补偿作用；③单一化配置模式，难以结合负荷特性选取适合配置方法，对此还需进行控制设备、保护设备的合理选择，以此提高设备利用率。

2电气自动化中无功补偿技术的应用作用

通过在电气自动化建设中应用无功补偿技术，有利于提高配电网的功率因数以及各类电气自动化设备的运行功率，确保配网运行的稳定性与安全性。比如，通过有效地利用无功补偿技术，有利于利用容性负荷功率装置等设备消除配网运行中的谐波干扰问题，提高电气自动化设备的实际运行功率，同时也有助于减少线损率，降低电气自动化设备出现运行故障的发生概率。此外，通过在电气自动化中合理地运用无功补偿技术，还可以稳定电力系统运行的可靠性，延长各类电力系统中电力设备的使用寿命，从而可以从整体上增加电气自动化建设过程中的经济效益。

3在井下供配电系统中采取无功补偿的意义

3.1提高电网的功率因数

在井下采煤工作当中实现对于无功补偿对策的应用之后，在一定意义上能够将系统当中的无功电流降低，并且对于其中的无功功率也能够减小，这样自动化系统自身的设备容量使用效率也能够很好的提升，电网自身的功率因素也能够有效提升。同时在对无功功率损耗降低当中，企业用电成本在一定意义上也能够降低。因此，相对于无功补偿的应用，相对于供电系统的实际效率能够很好的提升，对设备的使用寿命能够延长，这对于企业的经济效益增加也是非常的有利，对相关的技术实现创新，将电网的运行质量有效提升。

3.2保持电网电压的稳定

对于供配电系统当中加强对于无功补偿的应用，对于保证系统电压的稳定是非常有利。电网电压设备在实际的运行当中通常会产生很多无功功率产生，并且对于这些无功功率所产生的变化也是非常的快，这样对于电网电压所产生波动的频率也是非常的快，从而造成系统在整体的运行当中非常的不稳定。同时若是电压所产生的波动频率加快，也会造成电压设备不能顺利运行，严重的还会对设备造成相应的损害。然而在对于无功补偿对策应用之后，无功功率也就能够降低，使得电压自身也能够保证相应的稳定性。

4煤矿井下供配电系统无功补偿的原则和方式

4.1无功补偿的原则

对于电源系统的无功功率补偿，应遵循一定的原则。 首先，用户可以采用结合了用电用户补偿和供电业务补偿的方式来补偿用电设备，供电业务运营商也可以提供相应的补偿。 实现了色散补偿和集总补偿的组合，高压补偿和低压补偿的组合，以及损耗损耗和压力调节的组合。

4.2无功补偿的方式

4.2.1变电站集中无功补偿

在煤矿变电站中使用集中式无功功率补偿可以大大提高系统的功率因数。 在此过程中，通常在变电站的10 kV总线上安装一个无功功率补偿器，并且还使用一个负载电压调节器来调节电压，从而有效地减少了由于无功功率引起的损耗。 并且可以降低功耗成本。

4.2.2低压侧集中无功补偿

通过在变压器低压侧使用集中式无功功率补偿，并将其与微机控制技术相结合，可以实现广泛的无功补偿。 随着技术的不断发展，补偿技术将发挥更大的作用。

4.2.3就地分散无功补偿

在煤矿的开采过程中，电气设备终端通常会进行局部色散补偿。 因此，可以有效地减少无功功率损失，可以确保电压稳定性，并且电源系统可以正常工作。 在我国，也明确定义了《电源系统设计规范》。 对于具有大而稳定负载的设备，应使用局部色散补偿，同时应将微型计算机技术应用于该设备。

5煤矿井下供配电系统无功补偿应用

5.1运用无功补偿技术，对用电客户进行无功补偿

为了保护用电客户的个人利益，一般也会运用无功补偿技术去对用电客户进行无功补偿，具体的应用要点主要体现在如下两个方面：其一，通过无功补偿技术的应用，使电力功率因素等电网运行参数可以符合我国电力机构提出的相关预期指数及规范要求，并且可以为用电客户给予尽可能多一些的电费补偿，同时配合我国电力机构或单位发布的有关宣传政策，可以逐步强化用电客户的节电意识，这样就可以对用电客户进行无功补偿，有助于降低配电网在实际的运行过程中存在的电流损耗量，有效缓解当下我国电气自动化建设过程中存在的电力紧张问题。其二，通过将无功补偿技术应用于用电客户的内部电力系统中，也可以最大程度降低配网的无功消耗，从而可以降低电能的损耗量，这样有助于缓解用电客户的经济压力。由此可知，无论对用电客户还是对供电企业而言，通过采用无功补偿技术，有利于确保双方利益得到有效保障。

5.2运用无功补偿技术，对回路电流进行无功补偿

鉴于电流本身具有连续性特征，所以每个回路中都会相应地有一个回路电流。如果可以对回路电流进行无功补偿，那么同样有助于起到减少回路电流电能损耗的作用。在对回路电流进行无功补偿期间，一般主要采取固定滤波器进行合理调节，这样就可以使饱和电感器当中的磁能饱和度达到符合实际运行标准的限值范围，改变了回路电流中存在的感性电流，这样就实现了对回路电流进行无功补偿的作用。究其根本原因，主要是由于回路电流当中存在的感性电流与滤波器当中形成的电容性电流之间可以相互抵消，这样就可以使回路电流一直保持相对稳定的平衡运行状态，同时配合有效地串联滤波器和电抗器，可以有助于对电压进行适量化降低，进而可以达到对回路电流进行无功补偿的目的。

结语

对于煤矿井下供配电系统来讲，加强对于无功补偿技术的应用，可以降低无功功率所出现的损害，这对于系统自身的功率因素提升也是非常有利的，确保电网有效运行以及对企业的经济效益增加是非常有意义的，因此在此基础上就需要加强对技术的创新，对无功补偿设备的及时更新，将其自身的作用很好的呈现出现，确保煤炭事业朝向更好的方向发展。

作者简介：魏礼鹏（1987--），男，汉族，江苏徐州人，工程师，硕士，主要从事煤矿供配电设备的嵌入式控制系统的研发工作。

参考文献

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