浅谈煤矿变电站无功补偿装置的类型及其安全注意事项
发表时间：2020-11-09T10:05:57.613Z  来源：《基层建设》2020年第21期作者：马磊
[导读] 摘要：无功功率补偿，是一种将系统中存在的感性无功功率，依靠并联电容器等设备发出的容性无功功率用以补偿抵消，以提高发电机组及变压器的有功利用率，降低线路损耗，节约设备建设成本的技术。其可以提高电力系统的功率因数和保证系统电压质量。国家能源集团宁夏煤业有限责任公司水电分公司宁夏银川  750410
摘要：无功功率补偿，是一种将系统中存在的感性无功功率，依靠并联电容器等设备发出的容性无功功率用以补偿抵消，以提高发电机组及变压器的有功利用率，降低线路损耗，节约设备建设成本的技术。其可以提高电力系统的功率因数和保证系统电压质量。因此，无功功率补偿装置作为电力系统的组成部分，发挥着尤为重要的作用。无功补偿装置广泛应用于发电厂、变电站及大型厂矿企业的供电系统，尤其是在煤炭行业，井下综采机、提升机、通风机、排水泵、皮带运输机等大型设备对供电电压质量的要求比较高，电压不稳定，容易影响煤矿的安全生产。文中分析了我公司现使用的无功补偿装置的作用及原理、各种类型、试验项目及安全注意事项。关键词：无功补偿装置；作用及原理；类型；试验项目；安全注意事项
前言
煤矿用变电站以往一般采用有人值守的方式，由于科技的进步，自动化、智能化设备更新换代的步伐也在加快，煤矿变电站也在逐步探索及施行无人值守的管理模式，无功补偿装置在无人值守变电站改造的进程中就显得格外重要，其可以根据负荷的变化，自动跟踪补偿供电系统中的无功功率，以提高供电系统的功率因数，保证供电系统的电压质量。同时，现场人员应掌握安全注意事项，保证人身和设备安全稳定运行。
一、无功补偿装置作用及原理
煤矿中经常使用的井下综采机、提升机、通风机、排水泵、皮带运输机及移动变压器等电气设备，大多为感性负载。我公司所辖各变电站中安装了并联电容器等无功补偿设备，可以提供用以补偿感性负载的容性无功功率，以提高主变压器的有功利用率，降低线路的损耗，同时可以提高电力系统的功率因数和确保电压质量。
无功补偿的主要作用就是提高负载功率因素，降低无功功率，提高供电设备的效率和供电质量，降低网损，节约能源；增加电网传输容量，提高稳定极限。
二、类型及组成
我公司银南工作区现管辖23座变电站，所使用的无功补偿装置大致分为四种类型，其中具有代表性的为以下变电站：表1
1、SVC动态无功补偿装置
（1）控制柜：由工业工控机、控制系统硬件和电源系统组成，用来控制SVC实现预期控制目标，监控系统运行状态，与外部进行通讯等。
（2）晶闸管控制电抗器（TCR）：通过控制晶闸管阀的导通角使其等效感抗连续变化。TCR能提供连续的感性无功功率，可以对无功功率进行动态补偿, 使得并联电容器中多余的无功功率得到平衡，确保补偿点的电压维持不变。（3）晶闸管阀组：由可控硅，散热器，电容，电阻，光纤，穿心式电流互感器，击穿检测小板、BOD板等组成。（4）TCR电抗器：是吸收无功或调节无功的主体。可以补偿线路的容性电流，限制系统电压过高和操作过电压的产生。电抗器周围存在很强的磁场，所以周围不能有距
离太近的较大金属物体，以防止形成环流发热。电抗器采用干式空心型式，冷却方式为自然冷却。（5）滤波（固定）电容器（FC）：由电容器和电抗器适当组合而成的并联装置，兼有无功补偿、滤波和调压功能。向系统提供足够的容性无功，并滤除电网的有害谐波。
2、TSC动态无功补偿装置
（1）控制器：实时显示电网所有的主要参数（电压、电流、有功、无功、功率因数、谐波电压等）和电容器的投切情况。便于操作、观察及监控；具有手动和自动模式。
（2）晶闸管投切电容器（TSC）：由晶闸管投切的并联电容器，通过晶闸管阀的开通或关断使其等效容抗成级差式变化。利用可控硅可以做到在电容器组正弦波过零时准确投切，就不会有操作过电压产生。
（3）晶闸管阀组：包含可控硅、过零检测板、电流源、阀组逆变器（过零检测板供电电源）。（4）滤波（固定）电容器（HVC）同SVC。
3、SVG高压静止无功补偿装置
（1）控制柜：由工业控制机、控制系统硬件和电源系统等组成，用来控制SVG实现预期控制目标、监控系统运行状态、与外部通讯等。
（2）功率柜：功率单元模块及冷却装置组成。功率单元模块内部主要由功率单元驱动板、IGBT模块、薄膜电容、均压电阻、型材散热器、复合母排等组成。
（3）充电柜：断路器（或接触器）、充电电阻、电抗器、避雷器、冷却装置等元件组成。
（4）滤波（固定）电容器（FC）同SVC。
4、MSVC无励磁动态无功补偿装置
（1）MCR本体：磁阀控制电抗器，采用自耦直流励磁和极限磁饱和工作方式，通过直流控制电流的激磁改变铁心的磁饱和度（即工作点），从而达到平滑调节感性无功输出，当固定电容器组过补偿时，来帮感性负荷个平衡，用以补偿多余的容性无功。
（2）MCR励磁箱体
（3）MCR控制保护屏
（4）滤波（固定）电容器（FC）同SVC。
三、检查维护及试验项目
1、检查维护项目
（1）无功补偿装置的外部检查。
（2）一、二次设备及端子紧固。
（3）柜内及设备卫生清扫。
（4）设备本体及电气连接部位测温检查。
（5）二次控制器装置检查维护。
（6）阀组、功率单元模块检查维护。
（7）冷却装置检查维护。
2、无功补偿装置的主要试验项目（例行试验）
（1）测量TCR、MCR及滤波电抗器绕组直流电阻。
（2）测量TCR、MCR（含本体和铁芯及夹件）及滤波电抗器绝缘电阻。
（3）测量MCR绕组绝缘介质损耗因数、对其测温装置、瓦斯继电器、冷却装置、压力释放阀装置进行检查及校验。
（4）测量电容器绝缘电阻、电容量、交流耐压试验（必要时）。
（5）测量氧化锌避雷器直流泄漏试验，电流互感器、电压互感器（放电线圈）绝缘电阻。
注：不要对SVG单元模块进行耐压试验，否则将损坏SVG。不要使用兆欧表测试功率单元的绝缘电阻，否则将损坏功率单元。
四、安全注意事项
1、设备正常停送电操作时，应严格执行“两票三制”，值班人员应穿戴好安全防护用具。
2、电容器承受的长期过电压不应超过其额定电压的1.1倍，稳态过电流一般应不超过其额定电流的1.3倍。
3、全站失电（主进线、主变压器停电）或10KV母线失压后，必须将电容器高压断路器断开或电容器保护低电压动作跳闸后，待系统恢复到原始状态后，至少间隔15分钟及以上，才能将电容器组投入。
4、电容器开关跳闸，不允许强行试送，根据保护动作情况进行分析判定，仔细检查电容器有无熔丝熔断，鼓肚，过热，爆裂或套管放电痕迹。
5、电容器停电操作时，值班人员应使用接地线对电容器逐相逐个依次放电。
6、在高压断路器断开10分钟后才能打开SVG的柜门，因为功率单元模块的直流电容器及直流母排上仍残留有直流电压，禁止触碰功率单元的电容及相关部件，防止人身触电。
结束语
随着科学技术及电力系统发展，煤矿变电站无人值守及自动化，智能化管理模式已经逐步取代有人值守管理模式，煤矿的安全供电及无功补偿完全依赖于技术的发展与创新，上文主要介绍了无功补偿装置的作用、不同类型、试验项目及安全注意事项等，但其最终的目的为提高供电系统功率因数和保证系统电压质量，以确保煤矿安全供电为核心。
参考文献
[1]任丕德，刘发友，周胜军.动态无功补偿技术的应用现状[J].电网技术,2004,28(23):81-83.
svg的类型有几种[2]贾雯杰，汪毅，滕春阳.MCR无功补偿技术在矿井提升机中的应用[J].煤矿机械,2011,32(8):174-176.
[3]靳龙章.电网无功补偿实用技术[M].中国水利水电出版社,1997.

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