浅谈动态无功补偿装置在煤矿的推广与应用

摘要：本文详细介绍了TCR型高压静止型动态无功补偿装置(sVC)在清水营煤矿110kV变电站应用中的设计方案、该装置的基本性能以及该装置的应用情况，实践证明该装置稳定可靠，在煤矿大规模推广应用有着非常广阔的前景。

关键词：煤矿　变电站　无功补偿

鸳鸯湖矿区清水营煤矿是一座现代化特大型矿井，建设产能规模为1000万吨，年。由于清水营煤矿选用了大量的变频控制及直流拖动系统，其产生的谐波电流不可避免的对电源质量造成污染，为消除诸多大功率变频、直流设备产生的谐波及无功冲击，减少无功能耗，清水营煤矿在110kV变电站装备了10kVTCR型高压静止型动态无功补偿装置(SVC)，在10kV高压侧集中进行无功补偿。通过两年的运行证明了该装置稳定可靠，在煤矿大规模推广应用有着非常广阔的前景。

1、设计方案

设计参数：

清水营煤矿(含选煤厂)电力总负荷：

总有功功率：42860kW，总无功功率：33967.73 kvar

功率因数：0.95，无功补偿总容量为2×10000kvar

补偿后无功功率：13967.7kvar，视在功率：45078.6kVA

全矿年耗电量：180012000kWh，吨煤电耗：18.0度／吨。

通过计算，清水营煤矿110KV变电站设计安装了三台SFZ10-M-31500/110±8×1.25％/10.5主变压器，容量为31500KVA，进线电压110KV，二次侧输出电压10.5kV。一次侧两回进线接线方式为双母线分段式，二次侧三回进线接线方式为单母线分三段接线。两套10KV静止型动态无功补偿装置(SVC)分别挂接在10KVⅠ、Ⅲ段母线上，每套SVC装置的TCR部分有效补偿容量为10.5Mva，FC部分设置3次、5次、7次共三组单调谐串联谐振滤波器，每套SVC装置占用4台出线柜

2、装备TCR+FC型SVC装置的目的

装备sVC装置主要实现3个目的：(1)抑制电压波动，减少电压波动冲击，确保用电安全。(2)动态补偿无功容量，改善功率因数，实现节能降耗。(3)吸收电网谐波，消除谐波危害，提高用电质量。

3、TCR+FC型SVC装置的工作原理

sVC装置自动实时跟踪负荷的工作状态，确定所需补偿的感性无功功率，发出所需的触发脉冲，通过光电转换及光缆传输，对TCR晶闸管阀的触发角进行控制，调节通过相控电抗器的电流从而实现感性无功功率的动态调节。使Fc滤波器提供的总容性无功功率一负荷产生的动态无功功率一相控电抗器所需补偿的动态感性无功功率=O或一定值。从而使用户流入电网的无功功率趋于零(或一定值)。使电网的功率因数保持在设定值，电压几乎不波动，从而达到无功补偿的目的，以抑制负载波动所造成的系统电压波动和闪变。晶闸管阀及电子设备的动态响应很快(小于10ms)，实现了实时动态无功补偿。依靠FC回路的作用，滤除了高次谐波电流，提高了电源质量。

4、TCR+FC型SVC装置的优点

(1)做到了无功动态补偿与谐波治理的有机结合。(2)响应时间快、实现了实时动态无级补偿。(3)对不平衡负荷，能实现分相调节、消除负序电流，实现三相电流平衡。(4)能平衡有功，补偿无功、控制电压闪变、保证功率因素，提高供电质量，确保供电安全。(5)与传统电容分级投切补偿相比，不会出现过补、欠补等现象，不会对电网产生污染。

5、应用效果

自2008年4月1日清水营煤矿110KV变电站投运以来至2010年4月1日，TCR+FC型高压静止型动态无功补偿装置(SVC)运行稳定可靠，确保了供电质量，对每月功率因数进行统计。

从统计中可以看出，功率因数―直保持在0.99以上的范围内，且功率因数较为恒定，取得非常好的动态无功补偿效果。

(1)通过实际检测，电网供电电压波动及电压畸变率均小于2％，高次谐波对电网质量的影响在要求范围内，电网供电质量良好，满足供电部门的各项要求。

(2)由于功率因素较高，还可获得电费优惠的奖励。通过统计2008年4月1日至2010年3月30日，清水营煤矿总计消耗电能4486.46万度，按照平均电费0.7元／度，实际应支出电费3140.522万元，以0.9为标准计算力调电费，根据国家相关相关规定，功率因素在0.95以上，实际电费收费将减少0.75％。故应减少电费=3140.522万元*0.0075=23.55万元。如按照设计能力1000万吨／年达产后，每年消耗电能18001.2万度，支出电费12600.84万元，按照功率因数为0.9的标准计算力调电费，仅此一项每年可减少94.5万元的电费费用支出。

(3)同时提高了有功功率，可减少变压器负荷侧电流，降低变压器铜损，仅此就可节约大量无功损耗，使用效益尤为可客观，

(4)此装置能够更好的支持大量的变频设备安全可靠运行，变频设备可以充分发挥节能的优势，仅清水营煤矿投运的主井皮带10KV高压变频系统、通风机0.69KV低压变频系统在目前产能仅为设计产能四分之一的情况下，节能效益十分明显，每年节约能耗支出在300万元左右，长期使用效果将更加明显。

6、结语

目前，TCR+FC型高压静止型动态无功补偿装置(SVC)已在冶金、电力行业得到了广泛的应用，在煤矿的使用也在逐渐推广，也取得了显著的效果，已经形成了成熟的技术方案。随着控制理论及电子技术的飞速发展，sVC的控制系统将得到更高的提升，各种更适合于煤矿负荷性质、响应速度更快，动态调节范围更广调节损耗与噪声更小的补偿装置将制造出来，更好的为现代化建设服务。