卢会凯

（山西煤炭运销集团首阳煤业有限公司，山西 晋城 048400）

0 引言

随着科学技术的迅速发展，煤矿企业的原煤产量正在大幅度地提升，煤矿井下采掘机械的自动化水平也再不断地提高，煤矿机械设备的装机功率提高的更快，这就使得煤矿企业的供电距离变得更长。由于供电距离的增加，不少矿井出现了也再不断地提高，煤矿企业的供电距离也变得越来越长。这就使得不少矿井出现功率因数低、供电线路长、损耗大和谐波等问题出现，而应用SVG无功补偿装置不仅能解决这些问题，还能降低煤矿的能源消耗，促进矿井安全生产，和谐发展。

1 无功补偿概述

电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，就是无功补偿。无功补偿装置的作用一是提高线路输电稳定性。二是维持受电端电压，加强系统电压的稳定性。三是能补偿系统无功功率，提高功率因素。四是谐波动态补偿，改善电能质量。五是抑制电压破洞和闪变。六是抑制三相不平衡。

2 SVG的特点和工作原理

一般是由冷却系统、断路器、连接变压器、直流电容器、VSC逆变器组成了SVG装置，SVG装置的工作原理是在电网上并联通过变压器或电抗器的电压源型逆变器，以及对逆变器交流侧输出电压相位与幅值进行调节的基础上，要么是对其交流侧电流相位与幅值进行直接性控制，进而使得所要求的无功功率得以迅速地吸收或发出，最终对无功进行动态和快速地调节。在通过直接电流进行控制的时候，直接性地控制交流侧电流，不但能够对冲击型负载的冲击电流跟踪补偿，而且还能够跟踪补偿谐波电流。

3 SVG配置的设计

在设计煤矿供电6/10kV侧升压完善的过程中，需要结合煤矿矿井负荷和场地现状。实施无源谐波吸收和无功补偿相统一的配置设计动态无功补偿成套系统的策略，使得系统有着无功补偿与滤波的两大作用。这项策略选用电容器与SVG是根据煤矿要求补偿的无功功率来进行，补偿容量不但兼顾了SVG装置工作的过程中所产生的无功功率,而且还涵盖了母线上的其它一系列感性负荷所形成的无功功率。SVG能够将小于13次的谐波滤除，要求增多一组电容器能够不间断地应用，无需额外地对滤波支路加以配置。结合无功功率的就地平衡性，将一组容量是10M var的静止动态无功补偿成套装置装设在10kV母线。由大功率可关断电子电力器件组合而成的逆变器涵盖其中，而一套额定容量是5Mvar的电容器与5MvarSVG型静止无功发生器组合而成了这套装置的核心部分。对于从感性5000kvar到容性5000kvar不间断能够调节的SVG无功补偿装置调节容量以及5000kvar固定补偿容量的高压电容补偿装置，它们并联构成了O—1000Okvar无功调节范围的静止动态无功补偿成套装置，完全可以跟煤矿35/10kV变电站1OkV侧动态无功补偿需要相适应，而不间断地自动调节可以在额定的容量范围之内，这使得进线点位置电能质量得以有效地提高。

4 SVG装置技术上的优势

SVG能够快速动态不间断地对无功输出进行调节，以尽可能地实现功率因数补偿的需要，实现了任何时刻的0.98—1.0的功率因数。跟TCR进行比较，SVG的实现手段与补偿原理更加先进，它的特点和优势是：

1）稳定性和安全性的运行：SVG属于可控电流源，放大的谐波电压与过电流不会形成，特别是非常适宜要求高安全性和稳定性的煤矿。

2）特性好的谐波:相比较于TCR，谐波电流不会在SVG形成，以及可以将煤矿提升机所形成的一系列谐波电流滤除，有效地实现了煤矿治理谐波和无功补偿的需要。

3）较强的补偿性能:对无功输出进行不间断快速动态调节，尽最大可能地实现功率因数补偿的需要，使得任何时刻功率因数跟1.0相接近，以及相同容量的SVG补偿高出1.2倍的TCR补偿高，实现了比较高的装置效益。

4）较小的占地面积:因为本身缺少谐波，滤波器组不需要，缩小了占地的面积。仅仅是TCR补偿的一半多点。

5）维护量小和稳定性高：设计模块化，调试和安装工作量小，基本不需要维护。满足N—1运行方式和IGBT功率模块，一个模块故障能够旁路不间断地工作，这大大地提高了稳定性。

5 SVG动态无功补偿装置操作时的注意事项

1）操作顺序是：先给二次控制系统上电，控制系统根据检测到的各种状态量判状态，若装置正常，则复位后充电指示灯点亮。在装置就绪的情况下才能上电运行。上下电顺序应遵循启机时先开控制电再上高压电，关机时应先断高压电然后控制电。动态无功补偿及有源谐波治理装置为高压设备，操作时必需有高压意识，严格遵守操作规程。

2）动态补偿装置中的有关参数出厂时已经设置完毕（依据是用户提供和实际应用场合的有关参数），如果对装置和负荷系统没有足够的了解，请不要随意更改参数，否则可能会给系统带来不必要的麻烦，甚至重大损失。

3）SVG动态无功补偿装置正常运行时，不可以随意按动键盘或者前面的操作按钮，否则可能引起系统误动。

4）本装置扥启动柜、功率柜均属于高压危险区域，在高压通电情况下绝对不能打开柜门进行作业。

6 结论

总之，SVG动态无功补偿装置投入煤矿中应用之后，可以满足动态快速补偿负荷无功，使得系统功率因数大大地提高，以及实现了理想的节电效果。并且也有利于电压波动的抑制和输送线路损耗的降减少，实现了改善电能质量与节能降耗的效果，非常值得在煤矿供电系统中应用和推广。

[1] 王兆安,杨君,刘进军.谐波抑制和无功功率补偿「M] .北京:机械工业出版社,1998.

[2] 张刘春,韩如成.无功补偿装置的现状和发展趋势「J」.太原重型机械学院学报,2004,25(l).

[3] 都传峰.静止型动态无功补偿装置在煤矿中的应用[J] .煤矿机械,2005,(9).