MSVC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置在煤礦變電站改造中的應(yīng)用與推廣

摘 要：該文介紹了（MCR）型靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置（SVC）在同煤集團(tuán)盤道35kV變電站應(yīng)用中的改造方案，實(shí)踐證明該補(bǔ)償裝置穩(wěn)定可靠，為MCR在煤礦大規(guī)模推廣應(yīng)用提供了很好的技術(shù)典范。

關(guān)鍵詞：煤礦 變電站 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償

中圖分類號(hào)：TM714.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（c）-0244-01

同煤集團(tuán)電業(yè)公司盤道35 kV變電站，主要承擔(dān)著塔山礦一、二盤區(qū)的供電任務(wù)，原采用手動(dòng)方式投切電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，當(dāng)大功率電機(jī)等用電設(shè)備啟動(dòng)或運(yùn)行時(shí)就會(huì)造成大量的無功缺額，如果不即時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償無功就會(huì)造成變壓器、輸電線路的損耗增大、功率因數(shù)低等問題。該站原采用的手動(dòng)方式投切電容器已難以滿足系統(tǒng)的要求，并且還會(huì)產(chǎn)生涌流和電磁暫態(tài)，造成過電壓。它的安全運(yùn)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(jí)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(lián)電容器無功補(bǔ)償設(shè)備，補(bǔ)償容量為13.5兆乏，由于礦井用電設(shè)備有大量的沖擊性負(fù)荷和間歇性負(fù)荷（如：絞車）等，負(fù)荷變化較大，自動(dòng)裝置用于投切電容器的開關(guān)是真空斷路器，不適于頻繁操作經(jīng)常損壞，出于安全考慮，所以采用手動(dòng)方式投切電容器。當(dāng)電容器的補(bǔ)償容量大于變電站的無功缺額時(shí)，投入電容器就會(huì)出現(xiàn)過補(bǔ)，而不投又會(huì)欠補(bǔ)，還會(huì)產(chǎn)生涌流、電磁暫態(tài)和諧波，造成過電壓。假如把原自動(dòng)裝置投入運(yùn)行的話，補(bǔ)償級(jí)數(shù)差大、精度低，仍然達(dá)不到精細(xì)無功補(bǔ)償?shù)囊?。由于集合式并?lián)電容器補(bǔ)償裝置無法快速跟蹤無功負(fù)荷的沖擊變化，響應(yīng)速度慢等，已經(jīng)不適應(yīng)對(duì)這類負(fù)荷的補(bǔ)償。

鑒于上述原因，根據(jù)考察、調(diào)研、測(cè)量、計(jì)算結(jié)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(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置（FC+MCR型SVC）是最理想的補(bǔ)償方式，同時(shí)也彌補(bǔ)了集合式并聯(lián)電容器的功能缺陷。

2 MSVC裝置概述

靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC），是一種先進(jìn)的補(bǔ)償裝置，可以連續(xù)而快速地控制無功功率，并通過發(fā)出或吸收無功功率來控制所連續(xù)的輸電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。降低系統(tǒng)的諧波畸變度、提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減小電壓波動(dòng)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(gè)電感，只是MCR這個(gè)電感通過晶閘管（SCR）可以調(diào)節(jié)輸出感性無功罷了，補(bǔ)償感性負(fù)荷的工作是由補(bǔ)償（濾波）支路來完成的，MCR的存在只是為了當(dāng)固定電容器組過補(bǔ)償時(shí)，來幫感性負(fù)荷找個(gè)平衡。

MSVC裝置由補(bǔ)償（濾波）支路和磁控電抗器并聯(lián)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(chǎn)生的諧波含量較低，所以MCR型SVC將是動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償改造與設(shè)計(jì)的最理想選擇。

3 改造前運(yùn)行情況分析

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

從該站日無功負(fù)荷曲線圖中可以看出：因?yàn)槭謩?dòng)投切電容器時(shí)間基本是按負(fù)荷變化而進(jìn)行的，所以無功負(fù)荷也跟隨有功負(fù)荷的變化而變化，一天內(nèi)也有三次較大的波動(dòng)，峰谷差：6.2兆乏，日平均無功負(fù)荷：8.5兆乏。

從該站日功率因數(shù)變化曲線圖中分析可知，系統(tǒng)功率因數(shù)的實(shí)時(shí)值波動(dòng)也較大，峰谷差：0.14，日平均功率因數(shù)：0.79。

4 改造后的效果

改造方案確定后，我們采用了濟(jì)南迪生電子電氣有限公司設(shè)計(jì)制造，兩臺(tái)型號(hào)為DSLC-11-5000、DSLC-11-6000的MCR及其控制系統(tǒng)，對(duì)該站的補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行了改造，并對(duì)改造后的運(yùn)行情況進(jìn)行了分析總結(jié)。

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

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

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

綜上所述，該變電站的無功補(bǔ)償通過采用MCR進(jìn)行改造后，系統(tǒng)電壓趨于平穩(wěn)，功率因數(shù)保持在設(shè)定值0.98左右，同時(shí)驗(yàn)證了MCR型SVC優(yōu)良的動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償性能，為MSVC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的推廣應(yīng)用提供了很好的技術(shù)典范。

5 預(yù)期達(dá)到的指標(biāo)

5.1 穩(wěn)定母線電壓

MCR型SVC裝置投運(yùn)后，保證該站10 kVⅠ段、Ⅱ段母線電壓波動(dòng)符合國標(biāo)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(shù)

MCR型SVC裝置投運(yùn)后，保證該站功率因數(shù)任意時(shí)刻在0.95以上。

6 結(jié)語

通過對(duì)35 kV盤道變電站無功補(bǔ)償設(shè)備的成功改造，進(jìn)一步展示了MSVC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的優(yōu)越性，用它來改造和發(fā)展電網(wǎng)的無功補(bǔ)償，實(shí)施動(dòng)態(tài)無功優(yōu)化調(diào)整，有著廣闊的發(fā)展前景，在同行業(yè)中具有一定的推廣價(jià)值，其節(jié)能效果顯著。主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

（1）減少了功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)的支出（改造前該站的功率因數(shù)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(jié)能效果每月產(chǎn)生不少于3萬元的經(jīng)濟(jì)效益；

（3）穩(wěn)定電壓提高電動(dòng)機(jī)出力，這部分稱為工藝節(jié)能，是產(chǎn)生節(jié)能增效中最大的一部分。

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