国能新疆宽沟矿业有限责任公司 齐喜峰

在进行煤矿矿井作业的过程中往往会面临比较复杂的工作环境，进而也使得煤矿矿井电力系统的整体布局也会相对复杂。结合其实际运行情况来看，煤矿矿井电力系统往往会存在线路过长及损耗较大等问题，对于最终的运行成效也会造成一定的影响。经济发展水平的提升带动煤矿开采整体行业朝向机械化与自动化方向发展。在这样的情况下，不仅煤矿资源的开采数量会显著提升，涉及到的电气设备数量也在持续增加。然而随着煤矿开采力度的加大，为满足其供电需求电力系统的线路就需不断延长，加上较远的供电距离，往往会在一定程度上导致了矿井电力系统稳定性降低、能源消耗变大等问题，同时对于煤矿开采的效率与安全性也会产生一定影响[1]。

对于这样的问题，无功功率补偿技术逐步被应用于煤矿电力系统当中，通过相关技术来实现对电能损耗与电压损耗的优化，并起到提升电力系统运行质量、改善煤矿资源开采环境、减少煤矿开采成本投入的作用，有效为煤矿开采过程中电力系统运行存在的问题提供相应的解决措施。现阶段，无功补偿技术在煤矿电力系统中已得到十分广泛的应用，不仅显著降低了电力能源损耗、同时还大大提升了电力系统运行的稳定性，为煤炭开采工作的可持续推进提供保障[2]。

1 无功补偿自动调节技术运行分析

1.1 技术原理

将无功补偿技术引入到煤矿变电力系统当中可显著提升其运行稳定性，同时对于抑制谐波影响及提高设备功率也有着十分突出的作用[3]。就电容器无功输出的调节来说，其运行原理是通过调节电容器端电压来实现对无功输出功率的调节，因此需将电压调节装置安装到电力系统当中。现阶段，煤矿电力系统中最常见的是由非线性电子组件构成的智能化设备，但此类设备在运行的时候常会引发谐波问题，造成供电质量的降低。而在煤矿电力系统开启无功补偿的时候，谐波还会造成电压波动，以及对变压器、变频器等组件带来损坏，限制了井下作业的开展[4]。

相较于以往的无功补偿方法，自动调节技术体现出更加突出的优势，其优势核心在于可实现对电压调节装置的自动化、智能化控制，从而有效满足电力系统运行过程中无功补偿需求的变化，促进其运行效率的提升。该装置的设计与运行主要是基于电压实时分级调节来实现电容器端电压的变化，其应用优势主要体现在两个方面：

第一，由此电容器采取的是固定接入形式，因此在运行过程中并不会产生放电，也不需要调整延时。也正因如此，电容器端电压的调节可被控制在一个较小的范围内，为无功补偿精细化控制的实现提供条件；第二，这种无功补偿功率的调节技术在实际应用的过程中并不会产生电压，因此也避免了对其他电子元器件造成不良影响，有效延长电力系统的使用寿命。无功补偿自动调节中存在的冲击涌流等问题会对最终的运行效果产生一定影响，但随着技术升级与更加先进电气元器件的应用，也为相关问题提供了解决方案，不仅可带动投切速度的提高，还可进一步提升无功补偿自动调节技术的安全可靠性。

1.2 技术组成与原则

在电力无功补偿自动调节技术实际运行的过程中，其核心在于对系统的控制，同时还可以进一步实现对PT、PC输入供电系统电压及电流的有效控制。其中主要的控制流程包括计算功率因数、检验编程设置及调整整体参数。在实际进行调节的时往往需实现对功率因数和系统电压的同步调节，这主要是因二者间存在十分紧密的联系，因此如只完成对单一参数的调节往往难以起到预想的效果。通常情况下会将功率因数和系统电压的调节区域分为九个子区域，而中间的区域则为整个系统的正常工作区域。与此同时，对于系统运行的设置也可在此基础上进行。

如，当电力系统系统电压和功率因数均处于低于下限的区域时，就应对其进行调节，以实现无功输出的增加，同时还可进一步促进系统电压的提升。调节过程还会引发系统状态变化，从而实现无功补偿自动调节技术的应用落实。

2 无功补偿技术在煤矿电力系统中的具体应用

2.1 无功补偿方式的选择

结合无功补偿技术在电力系统中的实际应用情况看，当前常见的补偿方式主要可分为随线补偿及低压补偿。其中随线补偿的应用原理是在高压配电路线上安装并联电容器装置，并对配电路线内的无功功率加以补偿。通过这样的形式，不仅可实现配电网功率因数的提升，同时还可有效电压方面的损耗。随线补偿主要适用于功率因数不高且负载较小的长配型单路线，进而也有助于发挥其应用价值。这种补偿方式的优势在于可有效控制投资成本，在短时间内就可显现出较为突出的应用效果，加上补偿率较高，因此得到了一定认可。随线补偿在应用过程中保护设备配置的难度较大，相关技术人员需要投入更多精力到其维护和管理当中，加上其运行效果还容易受到外界环境因素的影响，因此在配网中的实际应用较少。

低压补偿又可分为低压型集中式补偿及低压型分散式补偿。就其实际应用情况来看，集中式补偿是将投切设备直接应用为掌控保护设备，进而将其安装到低压母线中，实现对变压器及线路中无功损耗的补偿。现阶段集中式补偿方法更多应用于农村地区的电网中，但会在一定程度上受到管理与维护等方面因素的影响，提升线路出现安全隐患的概率，因此难以在区域内实现大规模使用。而分散式补偿的应用原理则是将电容器安装在较为密集的低压线路中，实现对用电装置以及相关线路内部无功损耗的补偿。

相较于集中式补偿方法，分散式补偿在改善电压质量、减少损耗等方面显示出更加突出的优势，但也正是因为这种补偿方式分散性、随机性的特点，使其在确定补偿容量及补偿方向时面临着更大的问题。与此同时，电容器安装完成之后并不是一直处于运行状态，在轻载时更多是采取闲置状态，进而对于装置的使用效率也会产生一定影响。

2.2 智能化控制体系的建立

为进一步推动无功补偿技术的自动化、智能化发展，在设计相关操作流程的时候往往需要一定的控制设备，同时完成智能化控制体系的建立，为无功补偿技术的稳定落实提供保障。在对智能化控制体系结构进行分析的过程中可看出，其最核心的组成部分为显示器及键盘，而其功能与作用的发挥更多是集中在定值设置方面，包括功率因数上限、功率因数下限及PT变化比值等。与此同时，在不同的数据设置情况下所采用的电路也是不同的。例如在进行PT和CT输出时更多采用交流输入型电路，更加便于对相关数据的收集；在进行系统电压等级调控时则需采用对应的输出电路，从而更好地完成继电器输出渠道采样工作；而在进行综合信息传输时更多会选择应用通信电路，为传输通道的运行提供相应的便利条件。

针对煤矿电力系统的具体构成，其中最关键的部分就是8位或16位的微控制器，需在进行软件编制时根据具体规则开展有针对性的编制工作，因此对于微控制器的性能也提出了更高的要求。此外还应进一步针对PT和CT的断线闭锁功能加以完善，确保其可具备人工操控、通信闭锁以及失压闭锁等多种功能。在这部分功能的有效运行下，电力系统的运行质量将会得到显著提升，并为电力系统的健康运行与矿井生产的稳定推进奠定坚实基础。

2.3 补偿技术的使用与维护

为确保电压无功补偿自动调节技术可在煤矿电力系统中得到有效应用，煤矿企业以及相关技术人员应加强对补偿装置与技术的使用与维护，确保其可发挥出应用的成效。一方面，技术人员应积极开展相关技术的测试工作，并保证可在测试过程中明确电能质量相关指标，同时满足煤矿电力系统运行过程中的质量技术标准。结合当前实际的运行情况来看，最主要的技术标准项目包括电压波动以及功率因数等。另一方面，技术人员还应进一步在电能质量技术标准的基础上完成无功补偿自动调节方案的设计，根据具体方案推进电力系统运行，实现无功补偿作用的显著发挥。与此同时，在无功补偿自动调节技术实际应用的过程中，应最大限度地遵循“经济、安全、可靠”的生产原则，并为其功能发挥提供依据与保障。

当前，无功补偿自动调节技术的功能主要体现在两个方面，分别是通过技术落实带动煤矿电力系统的可靠运行，为煤矿设备的正常运行提供保障以及通过技术落实实现对相关参数的调节与选择，最终起到提升电能质量、降低电能损耗的作用。值得注意的是，在实际开展煤矿电力系统建设的过程中，应提升对无功补偿装置安装环节的管控，最大限度满足国家的相关标准，并将电压波动变化控制在合理范围内。

此外，为确保煤矿电力系统电压无功补偿自动调节装置应用效果的提升，可结合实际生产情况落实一定的设备巡查与维护管理制度，还可通过建立检测系统来实时掌握其运行动态，提升设备运行与生产活动之间的联系。通过这样的形式，无功补偿装置一旦出现运行故障或参数异常就可在第一时间发出警报，而相关技术人员与维护人员也可及时展开排查、维护与检修工作，避免潜在隐患与内部故障对装置的正常运行产生不良影响，从而进一步为煤矿电力系统运行构建更加良好的环境。

3 无功补偿技术在煤矿电力系统中的应用效益

3.1 稳定电力系统电压

在以往电力系统运行的过程中，感性负载设备会产生感性用电负荷，进而也会出现大量的无功功率。无功功率是这种感性负载运转的关键所在，同时电压的波动情况也会进一步受到其变化频率的影响，无功功率变化频率越快、电力系统电压波动频率也就越快，总体的波动范围也会持续扩大。在这样的情况下，将会影响电气设备的正常工作状态，导致其脱离预先设定的电压值条件，进而也会提升设备出现故障的概率。而无功补偿技术的应用优势在于可显著减少无功功率，并将系统中电压、电流变化情况调节在可控制的范围内，最大限度地提升电力系统电压的稳定性。

此外，在电力系统完成动态无功补偿装置的安装之后还可发现，其对于抑制谐波也有着显著成效，规避了谐波对于电力系统其他设备和线路的不利影响，加强其在易于操作、维护等方面的优势，为增强电力系统的安全性与科学性打下坚实基础[5]。

3.2 提升电力系统的利用效率

无功补偿技术的应用还可起到提高供电系统的利用率的作用。井下用电设备在运行过程中出现的无功功率会持续在电源与设备之间往复交换，同时考虑到无功功率的规模往往较大，因此其交换过程势必会造成供电系统容量的占用，影响供电系统的正常运行。在完成无功补偿装置的安装以后，显著减少了无功功率的交换，因此也节省出大量的供电系统设备容量，以促进电力系统利用效率的提升，从而为井下作业的有序推进提供保障。

4 结语

综上所述，相较于传统的无功补偿方式，无功补偿自动调节技术在应用过程中体现出十分突出的优势，大大提升了煤矿开采作业的安全性、可靠性与准确性，因此也在煤矿电力系统中得到了十分广泛地认可与应用。在实际应用无功补偿技术的过程中，应结合煤矿电力系统的需求特点加以调节，并制定完善的应用方案来有效满足相关工程的技术标准，发挥出该技术应用的价值，提升煤矿电力系统的运行质量。