HTSC高壓動態無功補償裝置在礦山供電系統中的研究與應用

崔松濤　康佳鑫　孫福亮　孫勝亮　范修貞

摘要：在礦山企業供電系統中，為更好的補償系統中的無功，提高供電系統中電能的質量、提高電能的利用率，確保該供電系統中的功率因數達到國家要求，同時，保證供電的安全性與穩定性， 本研究在此前提上，提出了HTSC高壓動態無功補償裝置在礦山供電系統中的研究應用，效果明顯。

關鍵詞：無功補償裝置；礦山；供電；應用

引言

阿爾哈達礦業有限公司地處內蒙古大草原腹地，海拔+1086m，年極端最低氣溫-43.6℃，年平均氣溫0.7℃，冬季長達7個月之久。因公司擴大生產需要，在我公司新建副井地表設立了一座10KV高壓變電所，作為地表及井下高壓供電系統的樞紐站，該配電室共裝配有26面高壓配電柜及其附屬設備，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的高壓動態無功補償裝置，使用中安全、可靠、節能。

1.使用情況

該裝置由光電觸發控制系統、閥控系統、電抗器、電容器、保護元件等單元組合而成。控制系統由微機實時監測、按照模糊控制理論智能調節。采用大功率半導體開關可控硅閥組作為投切補償電容器組的控制部分切，一次電路主開關合閘后，裝置便處于準備工作階段；當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，控制器對指定的晶閘管輸出觸發信號使之導通將電容器組投入運行。當負載無功功率值低于整定值時，控制器停止輸出觸發信號，觸發器停發觸發信號而將電容器組退出工作。無功補償一步到位，實現對電壓、無功功率的全自動綜合補償與調節，避免了老式電容柜死投造成的過補和無功倒送現象，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中的功率因數始終保持在0.95以上。裝置的外形設計采用柜式結構，并配有觀察窗，便于對系統的監視和維護，同時，每個柜門均設有連鎖保護裝置，開門即跳閘，切實確保了我公司操作技術人員人身安全。

2.裝置優點

2.1SP-HTSC高壓動態無功補償裝置采用德國CIBAUD控制技術以及美國TI公司生的高帶數據處理器DSP及CPLD存儲器計算、控制，快速精確的實時補償，響應速度小于20ms，對沖擊負荷、時變負荷能夠實時監測、動態補償，確保功率因數在0.95以上。

2.2SP-HTSC高壓動態無功補償裝置是一種動態跟蹤補償的新型電容補償裝置，采用全數字化的智能控制系統，利用大功率可控硅串聯組成高壓交流無觸點開關，實現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械開關無功補償器進行無功功率補償的現狀，因機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生過電壓、電壓跌落、閃變和電弧重燃等現象，使得電容器的壽命大大減小，而且日常維護量很大，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，不會產生電壓過高的閃變現象。

2.4可控硅的驅動控制部分采用光纖觸發技術，一次系統和二次系統完全隔離，保證觸發精度，確保裝置安全運行。

2.5可控硅的閥端采用直接檢測方式，克服了傳統的單管或電網電壓等檢測方式帶來的觸發延時、震蕩、不準確、穩定性與可靠性差等缺點。

2.6通過電抗器與電容器參數的合理配置，實現了諧波抑制功能，同時不會與系統發生諧振。

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

2.8采用大屏幕的彩色觸摸屏作為人機界面，操作簡單、方便，實時顯示系統參數及設備運行狀態，實時顯示電網電壓、電流、功率因數、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進行連接，采用通訊管理機實現就地和遠方的通訊，同時，控制系統與變電站的綜合自動化系統聯網，實現了遠程顯示與控制功能。

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

2.11該補償裝置具有降低線損、節約電能、提高供電質量的顯著特點，每年可給我公司帶來巨大的經濟效益。

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的穩定性，確保正常生產。無功補償裝置投入后，在供電系統中的功率因數始終保持在0.95以上，與未投入前相比，可節約近20%的電能。

4.結語

在礦山企業供電系統中，老式電容柜每年都會出現死投造成過補和無功倒送現象，我公司HTSC高壓動態無功補償裝置在礦山供電系統中的應用，提了高供電系統中電能的質量、利用率、安全性與穩定性，對于礦山企業供電系統具有一定的推廣和借鑒價值。

參考文獻：

[1]《電氣工程師手冊》 主編：王建華 機械工業出版社 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礦業有限公司物資裝備部經理，主要從事有色金屬礦山設備維護使用與管理工作。

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礦業有限公司電氣技術員，主要從事有色金屬礦山設備維護使用與管理工作。

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礦業有限公司電氣主管，主要從事有色金屬礦山設備維護使用與管理工作。

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礦業有限公司機械技術員，主要從事有色金屬礦山設備維護使用與管理工作。

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礦業有限公司電氣技術員，主要從事有色金屬礦山設備維護使用與管理工作。