SVG無功補(bǔ)償在選煤廠供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

李欣蓉

【摘 要】選煤廠供電系統(tǒng)是保障選煤廠生產(chǎn)工作有效進(jìn)行的基礎(chǔ)與前提，其供電系統(tǒng)的功率因數(shù)直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的供電效率。論文對(duì)某選煤廠的供電系統(tǒng)的工作原理展開了分析，從SVG無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用層面，論述了無功補(bǔ)償?shù)淖饔靡约癝VG無功補(bǔ)償在供電系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。

【Abstract】The power supply system of the coal preparation plant is the foundation and premise for ensuring the effective production of the coal preparation plant. The power factor of its power supply system directly affects the power supply efficiency of the whole system. The paper analyzes the working principle of the power supply system of a coal preparation plant. From the application level of the SVG reactive power compensation technology， the function of reactive power compensation and the application of SVG reactive power compensation in power supply system are discussed.

【關(guān)鍵詞】SVG；無功補(bǔ)償；選煤廠；供電系統(tǒng)

【Keywords】SVG； reactive power compensation； coal preparation plant； power supply system

【中圖分類號(hào)】TM761+.1 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）08-0176-02

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?/p>

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?，避免諧波與無功對(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(jiǎn)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?。同時(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(cè)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)姆绞剑簿褪窃谀妇€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。

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。

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。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉海艦，曾慶軍，趙冰冰，等.基于滑?？刂频腟VG無功補(bǔ)償控制策略研究[J].電力電容器與無功補(bǔ)償，2017，38（01）：55-60.

【2】白瑋.SVG無功補(bǔ)償在選煤廠供電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].能源與節(jié)能，2016，23（08）：187-188.