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无功补偿在煤矿供配电系统中的应用

【摘要】在对煤矿供配电系统无功补偿原则及方式进行简单阐述后,结合煤

矿110kV总降压变电站供配电系统实例,详细分析了SVC无功补偿及谐波过滤

装置在煤矿三个采区供配电系统中的应用。应用效果表明:SVC无功补偿及谐

波过滤装置进行无功补偿和谐波治理效果较好,节能经济效益较明显。

【关键词】煤矿;供配电系统;无功补偿;SVC

引言

在煤矿供配电系统中,矿井中的大功率交流异步电动机、采煤机、水泵、配

电变压器等大量阻感性负载的存在,其在运行过程中必然会产生较大无功功率,

引起无功电流的大量流动,这在很大程度上增加了输配电线路、变压器、机电设

备的运行损耗,进而引起供电电压水平、供电电能质量、以及电能转换效率降低,

直接影响到煤矿供配电系统供电的安全可靠性和矿井机电设备的高效稳定运行

[1]。SVC、SVG、TSC等无功补偿装置,是将具有容性功率的负荷装置与具有

感性功率的负荷同时并联在同一电路中,当煤矿供配电系统中容性负荷释放能量

时,则启动无功补偿装置的感性负荷来吸收系统中的能量;当感性负荷释放能量

时,则启动无功补偿装置的容性负荷吸收能量,进而确保煤矿供配电系统中的容

性和感性分量始终维持平衡,以改善供配电系统中供电质量水平,达到提高功率

因数、调节电压、降低线损等节能降耗目的。

1、煤矿供配电系统无功补偿原则及方式

1.1无功补偿原则

实践中应根据煤矿供配电系统网络结构、电气负荷容量、种类等特性,合理

选择无功补偿方式、位置等[2]。《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》

中明确规定:供配电系统中配电变压器的无功补偿装置容量,应按配电变压器最

大负载率在75%且负荷自然功率因数在0.85以上进行考虑,且经无功补偿后到

配电变压器最大负荷工况时其高压侧功率因数不应小于0.95,或按照配电变压器

容量的20%~40%进行无功补偿容量配置。

1.2煤矿供配电系统无功补偿方式

1.2.1变电站集中无功补偿方式

在煤矿变配电站进行集中无功补偿,主要是通过合理的无功补偿以改善煤矿

供配电系统输配电线路的功率因数,无功补偿装置通常设置在变配电站的10kV

母线上,并采用有载调压接头来合理调节供配电系统电压,以达到节能降耗的目

的。

1.2.2配电变压器低压侧集中无功补偿方式

在煤矿配电变压器低压380V侧采取无功集中补偿方式,并结合微机控制等

技术,可以实现几十到几百kVar范围的补偿。此种补偿方式比较适用于工厂、

企业、煤矿等专用变的无功补偿。

1.2.3就地分散无功补偿方式

在矿井用电设备终端采取低压无功补偿措施就地分散补偿,能够最大限度地

降低煤矿供配电系统输电线路损耗并维持系统供电电压稳定[3]。在

GB50052-2009《供电系统设计规范》中明确指出:对于容量较大、负荷较平稳

且频繁使用的用电设备而言,宜采用无功分散就地补偿方式,且结合微机智能型

调控措施,具有使用方便、性价比高、免维护等优点,节能降耗效果好。

2、煤矿供配电系统运行现状及无功补偿必须性分析

某煤矿新建一座110kV总共降压变电站,共安装2台SF10-20000/110,

110/10.5kV,20MW三相风冷油浸式电力变压器,2台主变相互备用,即一台运

行,一台备用。主变高压侧为110kV,低压侧为10kV。低压侧10kV母线的最

小短路容量按照200MV.A设计。煤炭开采生产机电设备主要分布在中央采区、

11采区、以及12采区三个采区,由110kV总降压变电站的低压10kV母线侧经

10kV地埋电缆和架空线路直接供电,即:110kV总降压变电站设置在中央采区

处,采用双回10kV地埋电缆将电源引至中央采区10kV变配电所;经双回3km

型号为LGJ-150/35的10kV架空线路将电源引至11采区;经双回5km型号为

LGJ-185/35的10kV架空线路将电源引至12采区。3个采区均有采煤机、刮板运

输机、转载机、掘进机、通风机等大功率机电设备,由采区10kV变配电所直接

供电。采区10kV变配电所按照单母线分段接线方式进行设计,中间加设母联开

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