HTSC高壓動態(tài)無功補償裝置在礦山供電系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用

崔松濤　康佳鑫　孫福亮　孫勝亮　范修貞

摘要：在礦山企業(yè)供電系統(tǒng)中，為更好的補償系統(tǒng)中的無功，提高供電系統(tǒng)中電能的質(zhì)量、提高電能的利用率，確保該供電系統(tǒng)中的功率因數(shù)達(dá)到國家要求，同時，保證供電的安全性與穩(wěn)定性， 本研究在此前提上，提出了HTSC高壓動態(tài)無功補償裝置在礦山供電系統(tǒng)中的研究應(yīng)用，效果明顯。

關(guān)鍵詞：無功補償裝置；礦山；供電；應(yīng)用

引言

阿爾哈達(dá)礦業(yè)有限公司地處內(nèi)蒙古大草原腹地，海拔+1086m，年極端最低氣溫-43.6℃，年平均氣溫0.7℃，冬季長達(dá)7個月之久。因公司擴(kuò)大生產(chǎn)需要，在我公司新建副井地表設(shè)立了一座10KV高壓變電所，作為地表及井下高壓供電系統(tǒng)的樞紐站，該配電室共裝配有26面高壓配電柜及其附屬設(shè)備，我公司于2013年7月份在副井地表變電所10KV母線上安裝投運了2套型號為SP-HTSC/10KV-1500kvar的高壓動態(tài)無功補償裝置，使用中安全、可靠、節(jié)能。

1.使用情況

該裝置由光電觸發(fā)控制系統(tǒng)、閥控系統(tǒng)、電抗器、電容器、保護(hù)元件等單元組合而成。控制系統(tǒng)由微機(jī)實時監(jiān)測、按照模糊控制理論智能調(diào)節(jié)。采用大功率半導(dǎo)體開關(guān)可控硅閥組作為投切補償電容器組的控制部分切，一次電路主開關(guān)合閘后，裝置便處于準(zhǔn)備工作階段；當(dāng)控制器檢測到的無功功率值超過整定值時，自動判斷出需投電容器組的級數(shù)，控制器對指定的晶閘管輸出觸發(fā)信號使之導(dǎo)通將電容器組投入運行。當(dāng)負(fù)載無功功率值低于整定值時，控制器停止輸出觸發(fā)信號，觸發(fā)器停發(fā)觸發(fā)信號而將電容器組退出工作。無功補償一步到位，實現(xiàn)對電壓、無功功率的全自動綜合補償與調(diào)節(jié)，避免了老式電容柜死投造成的過補和無功倒送現(xiàn)象，確保了我公司投切電容器過程的安全可靠、無沖擊、無涌流、無過渡過程。確保了我公司供電系統(tǒng)中的功率因數(shù)始終保持在0.95以上。裝置的外形設(shè)計采用柜式結(jié)構(gòu)，并配有觀察窗，便于對系統(tǒng)的監(jiān)視和維護(hù)，同時，每個柜門均設(shè)有連鎖保護(hù)裝置，開門即跳閘，切實確保了我公司操作技術(shù)人員人身安全。

2.裝置優(yōu)點

2.1SP-HTSC高壓動態(tài)無功補償裝置采用德國CIBAUD控制技術(shù)以及美國TI公司生的高帶數(shù)據(jù)處理器DSP及CPLD存儲器計算、控制，快速精確的實時補償，響應(yīng)速度小于20ms，對沖擊負(fù)荷、時變負(fù)荷能夠?qū)崟r監(jiān)測、動態(tài)補償，確保功率因數(shù)在0.95以上。

2.2SP-HTSC高壓動態(tài)無功補償裝置是一種動態(tài)跟蹤補償?shù)男滦碗娙菅a償裝置，采用全數(shù)字化的智能控制系統(tǒng)，利用大功率可控硅串聯(lián)組成高壓交流無觸點開關(guān)，實現(xiàn)對多級電容器組的快速過零投切，改變了我國普遍采用的老式機(jī)械開關(guān)無功補償器進(jìn)行無功功率補償?shù)默F(xiàn)狀，因機(jī)械式的補償器采用接觸器投切電容器，在操作過程中容易產(chǎn)生過電壓、電壓跌落、閃變和電弧重燃等現(xiàn)象，使得電容器的壽命大大減小，而且日常維護(hù)量很大，該補償裝置有效的避免了以上問題。

2.3可控硅閥組的過零投切過程實現(xiàn)了零電流投入、零電流切除，無沖擊、無涌流、無過渡過程，極大的延長了補償電容的壽命，且沒有高壓的形成，不會產(chǎn)生電壓過高的閃變現(xiàn)象。

2.4可控硅的驅(qū)動控制部分采用光纖觸發(fā)技術(shù)，一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)完全隔離，保證觸發(fā)精度，確保裝置安全運行。

2.5可控硅的閥端采用直接檢測方式，克服了傳統(tǒng)的單管或電網(wǎng)電壓等檢測方式帶來的觸發(fā)延時、震蕩、不準(zhǔn)確、穩(wěn)定性與可靠性差等缺點。

2.6通過電抗器與電容器參數(shù)的合理配置，實現(xiàn)了諧波抑制功能，同時不會與系統(tǒng)發(fā)生諧振。

2.7具有過壓、欠壓、缺相、過流、過溫、防雷、頻率異常、可控硅異常等保護(hù)功能，保證裝置運行穩(wěn)定可靠。

2.8采用大屏幕的彩色觸摸屏作為人機(jī)界面，操作簡單、方便，實時顯示系統(tǒng)參數(shù)及設(shè)備運行狀態(tài)，實時顯示電網(wǎng)電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率，并具備斷電記憶功能。

2.9控制器利用通訊口接口與上位機(jī)進(jìn)行連接，采用通訊管理機(jī)實現(xiàn)就地和遠(yuǎn)方的通訊，同時，控制系統(tǒng)與變電站的綜合自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程顯示與控制功能。

2.10該裝置中的可控硅閥組系統(tǒng)只作為一個快速大功率開關(guān)，不涉及調(diào)整觸發(fā)角的問題，因此不會產(chǎn)生諧波，不需要再添加專門的濾波支路，且具有抑制諧波的功能，對電網(wǎng)不會造成二次污染。

2.11該補償裝置具有降低線損、節(jié)約電能、提高供電質(zhì)量的顯著特點，每年可給我公司帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.使用后運行效果

安裝投運該補償裝置后，大大提高了我公司供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保正常生產(chǎn)。無功補償裝置投入后，在供電系統(tǒng)中的功率因數(shù)始終保持在0.95以上，與未投入前相比，可節(jié)約近20%的電能。

4.結(jié)語

在礦山企業(yè)供電系統(tǒng)中，老式電容柜每年都會出現(xiàn)死投造成過補和無功倒送現(xiàn)象，我公司HTSC高壓動態(tài)無功補償裝置在礦山供電系統(tǒng)中的應(yīng)用，提了高供電系統(tǒng)中電能的質(zhì)量、利用率、安全性與穩(wěn)定性，對于礦山企業(yè)供電系統(tǒng)具有一定的推廣和借鑒價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]《電氣工程師手冊》 主編：王建華 機(jī)械工業(yè)出版社 2006年9月.

作者簡介：

崔松濤（1970-），男，山東萊州人，高級工程師，錫林郭勒盟山金阿爾哈達(dá)礦業(yè)有限公司物資裝備部經(jīng)理，主要從事有色金屬礦山設(shè)備維護(hù)使用與管理工作。

康佳鑫（1988-），男，山東菏澤人，助理工程師，錫林郭勒盟山金阿爾哈達(dá)礦業(yè)有限公司電氣技術(shù)員，主要從事有色金屬礦山設(shè)備維護(hù)使用與管理工作。

孫福亮（1964-），男，山東龍口人，電氣工程師，錫林郭勒盟山金阿爾哈達(dá)礦業(yè)有限公司電氣主管，主要從事有色金屬礦山設(shè)備維護(hù)使用與管理工作。

孫勝亮（1989-），男，黑龍江勃利人，助理工程師，錫林郭勒盟山金阿爾哈達(dá)礦業(yè)有限公司機(jī)械技術(shù)員，主要從事有色金屬礦山設(shè)備維護(hù)使用與管理工作。

范修貞（1988-），男，山東泰安人，助理工程師，錫林郭勒盟山金阿爾哈達(dá)礦業(yè)有限公司電氣技術(shù)員，主要從事有色金屬礦山設(shè)備維護(hù)使用與管理工作。