HTSC高压动态无功补偿装置在矿山供电系统中的研究与应用

崔松涛　康佳鑫　孙福亮　孙胜亮　范修贞

摘要：在矿山企业供电系统中，为更好的补偿系统中的无功，提高供电系统中电能的质量、提高电能的利用率，确保该供电系统中的功率因数达到国家要求，同时，保证供电的安全性与稳定性， 本研究在此前提上，提出了HTSC高压动态无功补偿装置在矿山供电系统中的研究应用，效果明显。

关键词：无功补偿装置；矿山；供电；应用

引言

阿尔哈达矿业有限公司地处内蒙古大草原腹地，海拔+1086m，年极端最低气温-43.6℃，年平均气温0.7℃，冬季长达7个月之久。因公司扩大生产需要，在我公司新建副井地表设立了一座10KV高压变电所，作为地表及井下高压供电系统的枢纽站，该配电室共装配有26面高压配电柜及其附属设备，我公司于2013年7月份在副井地表变电所10KV母线上安装投运了2套型号为SP-HTSC/10KV-1500kvar的高压动态无功补偿装置，使用中安全、可靠、节能。

1.使用情況

该装置由光电触发控制系统、阀控系统、电抗器、电容器、保护元件等单元组合而成。控制系统由微机实时监测、按照模糊控制理论智能调节。采用大功率半导体开关可控硅阀组作为投切补偿电容器组的控制部分切，一次电路主开关合闸后，装置便处于准备工作阶段；当控制器检测到的无功功率值超过整定值时，自动判断出需投电容器组的级数，控制器对指定的晶闸管输出触发信号使之导通将电容器组投入运行。当负载无功功率值低于整定值时，控制器停止输出触发信号，触发器停发触发信号而将电容器组退出工作。无功补偿一步到位，实现对电压、无功功率的全自动综合补偿与调节，避免了老式电容柜死投造成的过补和无功倒送现象，确保了我公司投切电容器过程的安全可靠、无冲击、无涌流、无过渡过程。确保了我公司供电系统中的功率因数始终保持在0.95以上。装置的外形设计采用柜式结构，并配有观察窗，便于对系统的监视和维护，同时，每个柜门均设有连锁保护装置，开门即跳闸，切实确保了我公司操作技术人员人身安全。

2.装置优点

2.1SP-HTSC高压动态无功补偿装置采用德国CIBAUD控制技术以及美国TI公司生的高带数据处理器DSP及CPLD存储器计算、控制，快速精确的实时补偿，响应速度小于20ms，对冲击负荷、时变负荷能够实时监测、动态补偿，确保功率因数在0.95以上。

2.2SP-HTSC高压动态无功补偿装置是一种动态跟踪补偿的新型电容补偿装置，采用全数字化的智能控制系统，利用大功率可控硅串联组成高压交流无触点开关，实现对多级电容器组的快速过零投切，改变了我国普遍采用的老式机械开关无功补偿器进行无功功率补偿的现状，因机械式的补偿器采用接触器投切电容器，在操作过程中容易产生过电压、电压跌落、闪变和电弧重燃等现象，使得电容器的寿命大大减小，而且日常维护量很大，该补偿装置有效的避免了以上问题。

2.3可控硅阀组的过零投切过程实现了零电流投入、零电流切除，无冲击、无涌流、无过渡过程，极大的延长了补偿电容的寿命，且没有高压的形成，不会产生电压过高的闪变现象。

2.4可控硅的驱动控制部分采用光纤触发技术，一次系统和二次系统完全隔离，保证触发精度，确保装置安全运行。

2.5可控硅的阀端采用直接检测方式，克服了传统的单管或电网电压等检测方式带来的触发延时、震荡、不准确、稳定性与可靠性差等缺点。

2.6通过电抗器与电容器参数的合理配置，实现了谐波抑制功能，同时不会与系统发生谐振。

2.7具有过压、欠压、缺相、过流、过温、防雷、频率异常、可控硅异常等保护功能，保证装置运行稳定可靠。

2.8采用大屏幕的彩色触摸屏作为人机界面，操作简单、方便，实时显示系统参数及设备运行状态，实时显示电网电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率，并具备断电记忆功能。

2.9控制器利用通讯口接口与上位机进行连接，采用通讯管理机实现就地和远方的通讯，同时，控制系统与变电站的综合自动化系统联网，实现了远程显示与控制功能。

2.10该装置中的可控硅阀组系统只作为一个快速大功率开关，不涉及调整触发角的问题，因此不会产生谐波，不需要再添加专门的滤波支路，且具有抑制谐波的功能，对电网不会造成二次污染。

2.11该补偿装置具有降低线损、节约电能、提高供电质量的显著特点，每年可给我公司带来巨大的经济效益。

3.使用后运行效果

安装投运该补偿装置后，大大提高了我公司供电系统的稳定性，确保正常生产。无功补偿装置投入后，在供电系统中的功率因数始终保持在0.95以上，与未投入前相比，可节约近20%的电能。

4.结语

在矿山企业供电系统中，老式电容柜每年都会出现死投造成过补和无功倒送现象，我公司HTSC高压动态无功补偿装置在矿山供电系统中的应用，提了高供电系统中电能的质量、利用率、安全性与稳定性，对于矿山企业供电系统具有一定的推广和借鉴价值。

参考文献：

[1]《电气工程师手册》 主编：王建华 机械工业出版社 2006年9月.

作者简介：

崔松涛（1970-），男，山东莱州人，高级工程师，锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司物资装备部经理，主要从事有色金属矿山设备维护使用与管理工作。

康佳鑫（1988-），男，山东菏泽人，助理工程师，锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司电气技术员，主要从事有色金属矿山设备维护使用与管理工作。

孙福亮（1964-），男，山东龙口人，电气工程师，锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司电气主管，主要从事有色金属矿山设备维护使用与管理工作。

孙胜亮（1989-），男，黑龙江勃利人，助理工程师，锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司机械技术员，主要从事有色金属矿山设备维护使用与管理工作。

范修贞（1988-），男，山东泰安人，助理工程师，锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司电气技术员，主要从事有色金属矿山设备维护使用与管理工作。