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煤矿供配电设计中的无功补偿方式比较

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论文导读：电网的无功补偿从补偿的目的来看,可以分为系统补偿和负荷补偿。将接触器投切电容器(MCC)、接触器投切电抗器(MCR)、自饱和电抗器(SR)、晶闸管投切电容器(TSC)、晶闸管投切电抗器(TSR)、晶闸管控制电抗器(TCR)七种都列为静止型无功补偿器(SVC)设备。

关键词：无功补偿，谐波治理，TCR

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1前言

煤矿供配电系统中应用了很多电力电子装置，这些装置构成了整流电路、逆变电路、直流斩波电路等。发表论文，TCR。在这些装置运行的过程中，产生了大量的谐波，对供电系统的电能质量造成了危害。此外，在煤矿井下供配电系统中还存在大量的感性负荷,如三相异步电动机和变压器，这些感性负荷在配电系统中消耗大量的无功功率来维持电机所需的励磁电流和励磁转矩，降低了系统的功率因数，造成线路电压损失加大和电能损耗增加。解决这些问题的方法就是进行无功功率补偿,即在系统中采用固定安装或自动投切方式接入并联电容器等容性设备,这些设备可以补偿感性负荷所消耗的部分无功功率,减少无功功率潮流在电网中的流动,从而降低线路电能损耗,提高系统功率因数,改善电网运行条件。

2无功补偿的作用

降低电压损失,改善电压质量。影响电网电压损失的因素有四个：线路有功功率,无功功率,电阻和电抗。按照它们之间的物理关系，采用补偿电容器提高功率因数后,电压损失减少。减少线路和变压器损耗。线路功率损耗与功率因数成反比,功率因数越高,线路功率损耗越小。变压器损耗中,铁损与负荷无关,铜损与负荷率的平方成反比。当输出功率恒定时功率因数越高，变压器铜损越小。减少用电费用。发表论文，TCR。按照功率因数调整电费的规定,随着功率因数的提高,电费将降低;另外,提高功率因数，电耗减少,也将减少电费。

3无功补偿方式比较

电网的无功补偿从补偿的目的来看,可以分为系统补偿和负荷补偿。系统补偿为了提高输电网的传输容量,改善电网的稳定性;负荷补偿为了提高系统的功率因数和供电质量,减少线损等。煤矿配电网常用的无功补偿方式有：就地无功补偿、分散无功补偿和集中无功补偿。就地无功补偿采用并联电容器直接装于用电设备附近,与电动机供电回路相并联,常用于低压网络。它使用晶闸管或机械开关作为投切开关,通过就地电压传感器控制而自动投切电容器。运行时电机所需的无功负荷由电容器就地供给,能量交换距离最短,可最大限度降低线路电流。由于在线路相同情况下,线路损耗与电流平方成正比，因此,电容就地补偿,节电效果最好。发表论文，TCR。集中无功补偿采用在变电站降压变压器母线侧安装高压并联电容器组,其优点是有利于控制电网电压水平,且易于实现自动投切,利用率高,维护方便,能减少电网、变压器及供电线路的无功负荷和电能损耗,但不能减少电网内部各分支线路的无功负荷和电能损耗。

4几种典型补偿设备比较

根据国际相关会议分类，将接触器投切电容器(MCC)、接触器投切电抗器(MCR)、自饱和电抗器(SR)、晶闸管投切电容器(TSC)、晶闸管投切电抗器(TSR)、晶闸管控制电抗器(TCR)七种都列为静止型无功补偿器(SVC)设备。目前，在国内国外煤矿供配电中，主要采用TCR+FC型的SVC设备，即晶闸管控制电抗器加滤波兼无功补偿设备。

4.1TCR型静止型动态无功补偿装置(SVC)

TCR+FC型SVC设备由TCR和FC两部分组成，FC向系统提供固定的容性无功并滤除高压母线上的各次谐波；TCR为晶闸管串联电抗器装置，由控制系统实时跟踪负荷变化来改变晶闸管触发角从而向系统提供实时可变的感性无功。FC是直挂于高压母线下多组固定不变的滤波器，其滤波阻抗曲线固定不变，能将负荷变化过程产生的谐波有效滤除，达到规范要求。TCR能快速跟踪负荷变化。TCR+FC型SVC设备动态部分为采用的是晶闸管相控电抗器，SVC设备采用专用算法及DSP控制芯片等专有技术，可以保证SVC动态部分的响应时间小于lOms，并且是平滑调节，足够满足负荷动态无功补偿快速、精确的要求。由于SVC设备直接安装在高压侧，工作电流小。按统计数据，TCR型SVC设备的平均损耗为设备补偿容量的0．2％--0．3％。此外，TCR+FC型SVC通过调节晶闸管的触发角来改变TCR的无功输出，而TCR触发精度可以小于0．1电角度，所以可以得到线性平滑的无功输出。TCR+FC型SVC设备广泛应用在电力系统、冶金、煤矿、电气化铁路等行业。

4.2MCR型动态无功补偿装置

MCR型动态无功补偿装置将三相饱和电抗器的工作绕组并联在电网上，通过改变饱和电抗器的直流控制绕组的励磁电流，借以改变铁心的饱和特性，从而改变工作绕组的感抗，达到改变其所吸收的无功功率的目的。MCR型动态无功补偿装置控制回路时间常数大，动态的响应速度慢。可控电抗器在额定负载时，铁芯工