SV G無功補(bǔ)償在選煤廠供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

李欣蓉

（龍煤礦業(yè)集團(tuán)鶴崗分公司新一選煤廠，黑龍江 鶴崗154100）

1 引言

近幾年，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)γ旱V資源的需求量不斷增加，也對(duì)選煤廠的生產(chǎn)工藝、電力系統(tǒng)等方面提出了更高的要求。在此情況下，選煤廠為了能夠確保選煤作業(yè)的有效進(jìn)行，保證生產(chǎn)質(zhì)量及效率，都在不斷提升自己的技術(shù)應(yīng)用水平。在現(xiàn)階段大部分選煤廠電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，一般都是采用電力電子裝置及大量感性負(fù)荷。而這種方式，從某種程度上降低了電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，加大了電能的損耗。在這種情況下，電力資源的消耗過于嚴(yán)重，對(duì)電力系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的影響。

2 無功補(bǔ)償?shù)淖饔?/h2>

某選煤廠的生產(chǎn)過程中，使用的設(shè)備主要有離心機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)及脫水機(jī)等設(shè)備，其使用的設(shè)備大部分都是感性負(fù)荷，當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)或停止時(shí)，會(huì)造成諧波與無功的產(chǎn)生，從而對(duì)電力系統(tǒng)造成一定的影響，出現(xiàn)電壓波動(dòng)的情況。實(shí)際上，在上述過程中，三相電壓的波動(dòng)并不會(huì)影響電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量，卻會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行，使設(shè)備的使用壽命減少，為選煤廠的生產(chǎn)埋下一定的安全隱患。鑒于此，選煤廠必須采用無功補(bǔ)償?shù)姆绞剑苊庵C波與無功對(duì)電網(wǎng)帶來的沖擊，降低供電線路與變壓器的損耗，改變電能浪費(fèi)的情況，保證選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。

3 SVG無功補(bǔ)償?shù)木唧w應(yīng)用

實(shí)際上，在很早的時(shí)候，工人們就想出了采用無功補(bǔ)償?shù)姆绞絹斫鉀Q生產(chǎn)過程中無功的情況。隨著科技水平的不斷提高，無功補(bǔ)償?shù)姆绞揭苍诓粩喔纳?，在確保無功補(bǔ)償方法基本作用的同時(shí)，提高整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。下面，本文對(duì)SVG無功補(bǔ)償法在選煤廠中的實(shí)際應(yīng)用展開分析。

3.1 電容器投切

電容器投切主要是采用并聯(lián)電容器的方式，來補(bǔ)償電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的無功分量，該方法在實(shí)際應(yīng)用中比較簡單，其維護(hù)工作也非常方便，且所花費(fèi)的成本較低，是一種比較可靠的無功補(bǔ)償方式。不過，對(duì)于選煤廠來說，這種方式卻并不適用。這主要是由于：選煤廠電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，其負(fù)荷變化是非常大的，無功分量的動(dòng)態(tài)變化波動(dòng)也比較明顯，這種環(huán)境并不利于電容器投切法的應(yīng)用。

3.2 靜止無功補(bǔ)償裝置SVG

靜止無功補(bǔ)償裝置SVG主要是利用FACTS控制器（晶閘管控制型與投切型），使其能夠連續(xù)、靈活地調(diào)節(jié)無功輸出狀態(tài)，相比電容器具有較高的實(shí)用性。同時(shí)，晶閘管控制型的FACTS控制器主要是通過調(diào)節(jié)導(dǎo)通角，來控制電抗器吸收無功的情況，從而達(dá)到補(bǔ)償無功分量的作用。不過，在上述過程中，會(huì)產(chǎn)生不同程度的諧波。而投切型FACTS控制器，也是通過控制導(dǎo)通角，完成動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無功分量的目的。

3.3 靜止無功發(fā)生裝置SVG

靜止無功發(fā)生裝置SVG技術(shù)的應(yīng)用過程中，主要是利用空間矢量原理、脈寬調(diào)節(jié)原理等相關(guān)理論，最大功率地控制電力電子器件，從而達(dá)到無功補(bǔ)償?shù)哪康摹Ｍ瑫r(shí)，在該技術(shù)的應(yīng)用過程中，其主要是通過調(diào)節(jié)IGBT、GTO等器件的變流情況，通過改變其輸出動(dòng)態(tài)，對(duì)交流電壓與電流進(jìn)行合理地調(diào)節(jié)，從而達(dá)到補(bǔ)償選煤廠電力系統(tǒng)的無功分量的目的。這種方法在應(yīng)用過程中具有功耗低、速度快等方面的優(yōu)勢(shì)，是我國許多選煤廠的重要工作方式。

4 SVG的構(gòu)成及工作原理

4.1 SVG的構(gòu)成

SVG主要由三個(gè)部分構(gòu)成：①直流側(cè)電容，其在電力系統(tǒng)中的主要作用是提供直流電壓源；②電壓源逆變器，其主要作用是將直流測電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢赃M(jìn)行控制的交流電壓；③電抗器，其主要用途是消除該系統(tǒng)中的高次諧波。此外，SVG應(yīng)用過程中的主電路主要包括兩種類型：電壓型與電流型。這兩種類型的橋式電路，同時(shí)按照直流側(cè)的方式，依靠電容與電感的情況進(jìn)行區(qū)分的。

4.2 SVG的工作原理

技術(shù)人員將SVG換相橋式電路并聯(lián)在電力系統(tǒng)中，通過對(duì)該電路路段的控制，來直接控制交流側(cè)電流，或是通過控制交流側(cè)輸出電壓的相位與幅值，快速地發(fā)出或吸收該電力系統(tǒng)中運(yùn)行中所需的無功功率，來達(dá)到無功補(bǔ)償?shù)男Ч?。通常情況下，電抗器都是安裝在電路與電網(wǎng)的連接部分。

4.3 SVG在選煤廠的應(yīng)用

在SVG無功補(bǔ)償法的應(yīng)用過程中，根據(jù)其安裝位置的不同，其補(bǔ)償方式也有所不同。通常情況下，SVG補(bǔ)償方式分為集中式補(bǔ)償與就地式補(bǔ)償兩種。其中，就地式補(bǔ)償主要是選煤廠對(duì)大容量電機(jī)采取的一種補(bǔ)償方式，其在電路線路上安裝SVG，使電路上的無功分量變到最小，以降低電流波動(dòng)對(duì)變壓器和電線產(chǎn)生的影響。在這種方式的應(yīng)用過程中，需要在電力系統(tǒng)上接入多臺(tái)SVG，花費(fèi)的成本非常高[1]。鑒于此，許多選煤廠采用集中式補(bǔ)償?shù)姆绞?，也就是在母線上連接SVG裝置，從而對(duì)母線上的無功分量進(jìn)行控制，如圖1所示。

圖1 SVG的應(yīng)用示意圖

在選擇更好采用哪種補(bǔ)償方式后，選煤廠會(huì)根據(jù)電力系統(tǒng)中的變壓器與電動(dòng)機(jī)的無功分量來選擇使用哪種SVG設(shè)備。通常情況下，選煤廠動(dòng)篩系統(tǒng)中有兩條6kV的供電線路，而其主變壓器的數(shù)量也通常有兩臺(tái)，電容量都為2000kVA。其中，一臺(tái)主變壓器負(fù)責(zé)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行及車間的照明工作；另一臺(tái)主變壓器負(fù)責(zé)動(dòng)篩系統(tǒng)中的設(shè)備及矸石系統(tǒng)中的設(shè)備運(yùn)行工作。

4.4 SVG使用后效果分析

在選煤廠中投入SVG裝置前，選煤廠電力系統(tǒng)中每月平均功率因數(shù)為0.83，其屬于較低的水平；而在投入SVG裝置后，其功率因數(shù)達(dá)到0.96上，有效解決了電力系統(tǒng)功率因數(shù)低的情況。SVG投入前后的功率因數(shù)對(duì)比情況如表1所示。在選煤廠中應(yīng)用了SVG技術(shù)后，電力系統(tǒng)中的功率因數(shù)從之前的0.83提升到0.97，電網(wǎng)線路損耗的百分比也明顯降低[2]。這一結(jié)果，說明了SVG無功補(bǔ)償方式的應(yīng)用，能夠提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，并保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，減小電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的感性負(fù)荷。換言之，在煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，通過在該系統(tǒng)的電網(wǎng)中連接無功補(bǔ)償設(shè)備，能夠明顯減少變壓器等電力設(shè)備的無功損耗情況，提高功率因數(shù)，從而保障選煤廠的生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益，這種方法應(yīng)在我國煤炭行業(yè)中被大力推廣。

表1 SVG投入前后功率因數(shù)的對(duì)比情況

5 結(jié)論

綜上所述，為了能夠進(jìn)一步提升選煤廠電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，保障生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行，相關(guān)人員必須首先解決選煤廠動(dòng)篩系統(tǒng)功率因數(shù)低的問題，并對(duì)無功補(bǔ)償方面進(jìn)行深入的研究，提升SVG在選煤廠電力系統(tǒng)中的應(yīng)用水平。相信通過本文的論述，能夠?yàn)樘嵘齋VG的應(yīng)用性能，保障選煤廠的高效生產(chǎn)奠定一定的基礎(chǔ)，進(jìn)而促進(jìn)我國煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。