煤矿电力系统电压自动调节探究

电力系统中的大型感性负载会降低功率，出现大量的无用功分量，并且还会影响到整个输电网络的损耗和可靠性，特别是在煤矿电力系统中，影响到煤矿大型设备的正常运转。为了解决这一问题，可以在母线上并联电容组或者电容器，以达到消除无用功的目的，这也是电压无功补偿的传统方法。但是应当看到，这种传统方法在应用中存在着很大的不足，例如电容器在使用中会产生过电压，影响到其他电力元件的使用寿命。同时，这种无功补偿方法所设置的补偿参数是固定的，而电力系统实际上需要的无功补偿参数却是动态变化的。电压无功补偿自动调节技术的应用，则较好地解决了这一问题。

1无功补偿自动调节技术原理

从电容器的无功输出来看，主要是通过调节电容器的端电压来调整电容器的无功输出功率，在无功补偿自动调节中，也就是将电压调节装置接入供电系统，从而实现对电容器无功输出功率的调节。相较于传统的无功补偿方法，自动调节技术的关键便是通过应用自动化、智能化的电压调节装置，来实现针对供电系统中动态的无功补偿需求变化提高无功补偿效率的作用。该装置的设计原理主要是通过电压实时分级调节来调节电容器的端电压。电容器是固定接入的，在调整的过程中并不用调整延时，同时也不会产生放电。而在电压实时分级调节中，由于电容器不需要调整延时，因而对电容器端电压的调节变化量也较小，这就为精细化的控制无功补偿功率提供了可能［1］。另一方面，这种无功补偿功率的调节方法也不会在调节过程中产生电压，因而不会对其它电器元件的使用寿命产生影响。近年来，随着GTＲ、GTO、SCＲ等全新电气元件的应用，也较好地解决了无功补偿自动调节中的冲击涌流等问题，投切速度大大提高，使得无功补偿自动调节技术更加趋于安全、可靠。

2无功补偿自动调节技术组成及调整原则

无功补偿自动调节技术的核心部分是控制系统，主要的控制元件为单片机，控制系统对PT和PC输入供电系统的电压和电流进行控制，计算相应的功率因数，按照预先的编程设置，最终调整整体的参数。在调节过程中，一般需要同时调节功率因数和系统电压，这是因为功率因数和系统电压是紧密相关的，如果只对其中的一个参数进行调整，并不能起到较好的调整效果［2］。这样一来，功率因数和系统电压所组成的调节区域也就分别是这两项参数为X轴和Y轴组成的区域，一般可以将这一调节区域分为9个子区域。第九区为整个调节区域的中心区域，这一区域为电力系统的正常工作区域，调节区域示意如图1所示。控制器中单片机的编程设置也以系统状态分类区域为基础，进行相应的设置。例如当供电系统当前的工作状态处于一区时，系统电压和功率因数都低于下限，在这种工作状态下，就应当优先增加无功输出，并且采用提高系统电压作为辅助调整机制。按照相应的调整方式，对单片机进行编程，当系统状态发生变化时，由控制器自动进行调整，从而实现无功补偿自动调节的功能。

3煤矿电力系统中电压无功补偿自动调节技术的应用

3．1煤矿电力系统特点分析

在煤矿电力系统中应用电压无功补偿自动调节技术，首先应当分析煤矿电力系统的特点，发现其中存在的不足和问题，从而进行相应的调整。首先，基于煤矿电力系统的特点，需要重点考虑电能质量问题、电气设备损害问题、启动无功冲击问题等等。煤矿电力系统中大量使用非线性电子器件，由这些电子元器件所组成的自动化装置会产生谐波，这会降低供电系统的功率因数，也就会影响到电能质量。同时，在供电系统中，启动无功冲击也会使得电压产生波动，会大大增加供电系统中的无用功，不但会造成电能损耗，还会影响到煤矿大型设备的安全生产。煤矿供电系统中的谐波危害较多，不但会损害变压器、电机、变频装置等，甚至还会对煤矿的通信信号造成一定的干扰，损害继电保护器。因而煤矿电力系统应用电压无功补偿自动调节技术，应当充分考虑煤矿电力系统的特点和一些隐患问题。

3．2无功补偿方案选择

综合分析煤矿供电系统的特点和需求，选择晶闸管控制电容器的静止式动态无功补偿方案较为合适。晶闸管电容器无功补偿装置从控制方式上来看，可以依据控制物理量的不同分别实现功率因数和无功功率等参数的控制。选择适宜的电容器组合方式，对电容容量进行计算，如果在电容容量投入中，投入值小于电容器最小值，那么在这种状态下不能够进行电容器投切。相应的，也就应当保持原补偿状态。无功功率控制方式，其检测控制的为同一对象，这种控制方式虽然在理论上来说是可行的，但是在实际应用中，由于检测难度较大，并不能够较好的应用［3］。而功率因数控制方式也存在一定的局限性，例如在重载状态下，如果在这时进行投切，并不能够充分补偿;相应的，当处于轻载状态时进行投切，又极易产生震荡。在投切方式方面，传统的投切方式主要为机械式接触器，接触器的闭合需要三相同时接触，这种投切方式会降低补偿的准确性。而在无功补偿自动调节方案中，主要使用单片机通过晶闸管来控制投切电容器。补偿方式主要有混补、三相分补、三相共补等补偿方式，根据补偿需要选择相应的补偿方式。

3．3使用与维护

在使用中，首先应当通过测试分析，确定电能质量的相关指标，确定煤矿电力系统的电能质量技术标准，主要的技术标准项目有电压波动、功率因数、谐波电压、电压三相平衡度等。根据电能质量技术标准，制定相应的无功补偿自动调节方案，对单片机进行编程，确定准确的控制区域维度。同时，无功补偿自动调节技术的应用应当遵循三项基本原则，分别是安全性原则、可靠性原则和经济性原则。一方面，通过无功补偿自动调节技术的应用，确保煤矿电力系统的可靠运行，保证煤矿大型设备的运行安全性。另一方面，选择适宜的调节参数，最大程度地提高电能质量，降低电能损耗。依照国家相关标准的要求，在煤矿电力系统中加装无功补偿装置后，应当保证注入系统公共接点的三相电压平衡度不大于1．3%，并且电压波动不能大于2%。在维护方面，应当建立起主要设施设备的巡查制度，特别是对于控制器，应当建立相应的检测系统，在煤矿电力系统运行中，对无功补偿自动调节系统的控制器进行实时检测，如果某一参数出现异常，应当由维护人员及时进行排查和维修。

4结语

目前无功补偿自动调节技术已经在煤矿电力系统中得到了较好的应用，相较于传统的无功补偿方式，无功补偿自动调节技术极大地提高了无功补偿的安全性、可靠性和准确性。针对煤矿电力系统的特点和无功补偿需求，选择晶闸管投切电容器式的无功补偿技术是一种较好的方式，能够适应煤矿电力系统的特点和需求。在无功补偿自动调节技术应用中，应当针对具体应用情况，在满足国家技术标准的基础上，制定完善的应用方案。

作者：田冲     单位：潞安矿业集团公司供电处