MSVC動態無功補償裝置在煤礦變電站改造中的應用與推廣

摘 要：該文介紹了（MCR）型靜止式動態無功補償裝置（SVC）在同煤集團盤道35kV變電站應用中的改造方案，實踐證明該補償裝置穩定可靠，為MCR在煤礦大規模推廣應用提供了很好的技術典范。

關鍵詞：煤礦 變電站 動態無功補償

中圖分類號：TM714.3文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（c）-0244-01

同煤集團電業公司盤道35 kV變電站，主要承擔著塔山礦一、二盤區的供電任務，原采用手動方式投切電容器進行無功補償，當大功率電機等用電設備啟動或運行時就會造成大量的無功缺額，如果不即時動態跟蹤補償無功就會造成變壓器、輸電線路的損耗增大、功率因數低等問題。該站原采用的手動方式投切電容器已難以滿足系統的要求，并且還會產生涌流和電磁暫態，造成過電壓。它的安全運行直接影響著礦井的供電安全。

1 方案的確定

盤道355 kV變電站上級電源來自大同市電力公司楊家窯1105 kV無人值守變電站，該變電站改造前，我們采用的是集合式并聯電容器無功補償設備，補償容量為13.5兆乏，由于礦井用電設備有大量的沖擊性負荷和間歇性負荷（如：絞車）等，負荷變化較大，自動裝置用于投切電容器的開關是真空斷路器，不適于頻繁操作經常損壞，出于安全考慮，所以采用手動方式投切電容器。當電容器的補償容量大于變電站的無功缺額時，投入電容器就會出現過補，而不投又會欠補，還會產生涌流、電磁暫態和諧波，造成過電壓。假如把原自動裝置投入運行的話，補償級數差大、精度低，仍然達不到精細無功補償的要求。由于集合式并聯電容器補償裝置無法快速跟蹤無功負荷的沖擊變化，響應速度慢等，已經不適應對這類負荷的補償。

鑒于上述原因，根據考察、調研、測量、計算結果，在盤道35KV變電站采用基于磁閥式可控電抗器的靜止型動態無功補償裝置（FC+MCR型SVC）是最理想的補償方式，同時也彌補了集合式并聯電容器的功能缺陷。

2 MSVC裝置概述

靜止無功補償裝置（SVC），是一種先進的補償裝置，可以連續而快速地控制無功功率，并通過發出或吸收無功功率來控制所連續的輸電系統的節點電壓，實現動態補償。降低系統的諧波畸變度、提高系統的功率因數，減小電壓波動及閃變，平衡三相電流電壓。

“磁控電抗器”也就是我們通常說的MCR，MCR也是個電感，只是MCR這個電感通過晶閘管（SCR）可以調節輸出感性無功罷了，補償感性負荷的工作是由補償（濾波）支路來完成的，MCR的存在只是為了當固定電容器組過補償時，來幫感性負荷找個平衡。

MSVC裝置由補償（濾波）支路和磁控電抗器并聯支路組成，在MCR 型SVC中，晶閘管（SCR）是安裝在控制回路中，承受的電壓低，有極高的可靠性；并且產生的諧波含量較低，所以MCR型SVC將是動態無功補償改造與設計的最理想選擇。

3 改造前運行情況分析

從盤道355 kV變電站比較常見的較大日有功負荷曲線圖中可以看出，一天內有功負荷有三次較大的波動，峰谷差：9.2 MW，日平均有功負荷：11.3 MW，負荷率：70%。由于礦井大功率電機等用電設備啟動造成供電系統大量的無功缺額，所以導致了負荷的峰谷差較大。

從該站日無功負荷曲線圖中可以看出：因為手動投切電容器時間基本是按負荷變化而進行的，所以無功負荷也跟隨有功負荷的變化而變化，一天內也有三次較大的波動，峰谷差：6.2兆乏，日平均無功負荷：8.5兆乏。

從該站日功率因數變化曲線圖中分析可知，系統功率因數的實時值波動也較大，峰谷差：0.14，日平均功率因數：0.79。

4 改造后的效果

改造方案確定后，我們采用了濟南迪生電子電氣有限公司設計制造，兩臺型號為DSLC-11-5000、DSLC-11-6000的MCR及其控制系統，對該站的補償設備進行了改造，并對改造后的運行情況進行了分析總結。

從該站改造后的較大日有功負荷曲線圖中可以看出，與改造前相同，一天內有功負荷也有三次較大的波動，峰谷差：8.8 MW，日平均有功負荷：10 MW，負荷率：74%。

從該站改造后的日無功負荷曲線圖中可以看出，與改造前相比無功負荷在一天內的變化不大，尤其明顯的是將高峰無功負荷降低，保持了較小的峰谷差。經過實際計算，峰谷差：4.901兆乏，日平均無功負荷：2.551兆乏。

從該站功率因數變化曲線圖中分析可知：峰谷差：0.04，日平均功率因數：0.98。

綜上所述，該變電站的無功補償通過采用MCR進行改造后，系統電壓趨于平穩，功率因數保持在設定值0.98左右，同時驗證了MCR型SVC優良的動態跟蹤補償性能，為MSVC動態無功補償裝置的推廣應用提供了很好的技術典范。

5 預期達到的指標

5.1 穩定母線電壓

MCR型SVC裝置投運后，保證該站10 kVⅠ段、Ⅱ段母線電壓波動符合國標要求。電壓上限控制在10.5 kV，電壓下限控制在9.7 kV。

5.2 提高功率因數

MCR型SVC裝置投運后，保證該站功率因數任意時刻在0.95以上。

6 結語

通過對35 kV盤道變電站無功補償設備的成功改造，進一步展示了MSVC動態無功補償裝置的優越性，用它來改造和發展電網的無功補償，實施動態無功優化調整，有著廣闊的發展前景，在同行業中具有一定的推廣價值，其節能效果顯著。主要體現在三個方面：

（1）減少了功率因數調整電費的支出（改造前該站的功率因數為0.8左右）；

（2）減少線路無功傳輸，線路線損將大幅度下降，這部分節能效果每月產生不少于3萬元的經濟效益；

（3）穩定電壓提高電動機出力，這部分稱為工藝節能，是產生節能增效中最大的一部分。

參考文獻

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