浅析煤矿供电系统无功补偿技术的应用及发展

神华宁煤集团麦垛山煤矿 海英林

浅析煤矿供电系统无功补偿技术的应用及发展

神华宁煤集团麦垛山煤矿 海英林

通过比较煤矿供电系统无功功率的起因及缺陷，本文介绍了无功补偿原理、方式选择、补偿容量的计算方法，以及工矿企业进行无功补偿的意义，并提出控制无功功率的具体操作办法。结合实例，分析其在厂矿企业的经济效益，说明工矿企业采用无功补偿技术的重要性以及运用无功补偿所的整体效益。

供电系统 动态无功补偿 节能 应用 功率因数

对于无功平衡而言，提高电网的经济效益和改善供电质量是至关重要的。伴随飞速发展的电力工业，超高、特高压电网逐步运转，人们对供电质量及可靠性的要求稳步提高。这极大加剧了超高压大电网的形成及负荷变化。要求大量快速响应的可调无功电源来调整电压，维持系统无功潮流平衡，减少损耗，提高供电可靠性。诸如炼钢电弧炉、电气化铁道、可逆式大型轧钢机等动态变化的非线性负荷在运行时，其有功与无功功率随时间作快速变化，导致供电电压波动或闪变、波形畸变、功率因数恶化以及不平衡负荷引起三相电压动态不平衡，从而使电网电能质量恶化。

一、井下供电总论

在电力系统领域，尤其对于电力用户，一项重要指标是功率因数。用电负荷的功率因数增大可使发、变电设备和输电线路的性能发挥良好；各级供电线路与供电变压器的功率损失减小、电压损失、且节约电能。现在，煤矿供电系统重点运用集中补偿的方法增高功率因数，即采取在矿井地面供电系统的6kV母线上并联电力电容器，增大功率因数。可调节电网功率因数，有效提升电网供电质量和程度。以晓南煤矿供电为例，讨论应用前景。

随着采掘机械化水平的提高，晓南煤矿原产煤量的大力提高，显著增强工作面电气设备总容量和单机功率，供电距离增长。因为用电设备自身无功功率损耗，引起井下电网功率因数为0.65。这降低了供电设备设施的运用频率，且增加了供电线路的损耗功率。

二、无功就地补偿理论

将静电电容器并联于电网末端的感性负载之上，执行无功功率补偿，减小系统的无功功率以及增大电网功率因数，即为无功就地补偿技术。

补偿之前，线路电流i1低于电压Φ1电角度，运用静电电容器执行无功功率补偿后，线路电流i2落后于电压Φ2电角度，由于Φ1大于Φ2，故cosΦ1小于cosΦ2，即补偿后的功率因数值远远大于补偿前的值。因此，可通过静电电容器执行无功功率补偿，提高电网功率因数。

三、应用前景分析

1.降低供电线路的功率损耗

（1 ）供电线路的功率损耗

现在，用电设备无功功率是从电力系统向用电设备提供有功功率，以及所属的无功功率。因此，在输送有功电流的时侯，还需要传送无功电流，增加总电流。

三相供电线路中的功率损耗主要是流过供电线路视在电流在线路电阻上的热损耗。即：

式中 P1——三相供电线路损耗，kW

R——供电线路每相的直流电阻，Ω

得出P1与cos2Φ成反比。目前，煤矿井下低压电网自然功率因数较小（约0.65）。采取无功就地补偿装置，可使cosΦ升至0.95。在负载稳定的条件下，可降低供电线路的功率损耗。

（2 ）节约电力

以铁煤集团晓南矿西三三部皮带输送机作作为样例，比较无功补偿装置安装在配电点受入开关后面。

补偿前，供电线路的功率损耗为6.7kW；补偿后，供电线路的功率损耗为3.6kW。补偿后供电线路的功率损耗减少3.1lkW。

皮带工作18h/每天，年工作350天，则年节约电力为19530度；按平价电费0.468元/度计算，年节电费9140元。

2.提高线路供电能力

以西三三部皮带为例，补偿前的线路负载电流为180A，根据电缆长时允许载流量选择截面积为70mm2的电缆作为供电线路。补偿后线路负载电流为132A，根据电缆长时允许载流量供电电路就可以选择截面积为50mm2的电缆。70mm2电缆单价117元/m，50mm2电缆单价为88元/m，供电线路电缆450m。所以，各配电点可节约投资1.2万元左右。同时，由于负载电流降低了48A，可选择容量小的变压器，以节约投资，也可提高当前变压器的负载水平。

3.减少供电线路电压损失

补偿前供电线路电压损失为5.61%，补偿后线路电压损失为4.82%，补偿后线路电压损失减少了0.79%。井下供电电压额定值为690V，补偿后供电线路电压降减少49.3V，有利于用电设备重负荷运动。

四、结论

结合无功就地补偿技术之优缺点，得出在煤矿安装、运用无功就地补偿装置，可有效改善电网质量、节约电力、减少安装材料资金，取得可观的经济效益。这将有极好的应用前景。

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