动态无功和滤波综合补偿装置在煤矿中的应用

动态无功和滤波综合补偿装置在煤矿中的应用
摘要：由于受到各种因素的影响，目前煤矿面临的无功补偿和谐波的问题，提
出了动态无功和滤波综合补偿装置。

实践证明，在一定补偿容量范围内，动态无
功和谐波综合补偿装置能连续补偿，满足煤矿现场的工况需求。

文中，笔者结合
动态无功和滤波综合补偿装置相关的设计方案以及该装置在实践中的应用，共同
验证了动态无功和滤波综合补偿装置的可行性和有效性。

关键词：动态无功和滤波综合补偿装置；煤矿；应用；立井变电所
0 前言
煤矿产生需要的机械设备繁琐，而大多数负荷都是交直流传动设备，功率较大，不利于设备的安全运行，存在安全隐患。

实践证明，谐波和无功冲击既能够
导致电网电压产生剧烈的波动、闪变和三相不平衡，对于煤矿生产的供电质量有
很大的影响，同时还对机械设备有很大的损耗，导致机械设备频繁停机甚至瘫痪，给煤矿企业的生产造成了很大的危害，提高了安全事故发生的几率，不利于提高
煤矿企业的经济效益和社会效益。

随着社会和科学技术的不断发展，我国提出了发展低碳经济，不破坏人们生
活环境的同时推动经济的发展。

对于煤矿企业来讲，就要致力于研究电网电能质
量的控制技术，因为电网电能质量在煤矿企业的生产过程中举足轻重。

因此，针
对煤矿企业进行无功功率补偿和谐波治理具有很大的研究价值，它有助于提高煤
矿企业生产的安全性，避免安全事故的发生，提高煤矿机械设备的使用寿命，降
低煤矿企业的生产成本。

改善煤矿电能质量的方法多种多样，其中加装现代动态
无功补偿装置，能够很好地改善煤矿电网的电能质量。

动态无功和滤波综合补偿
装置能够针对具备工程的特点，组合出更为合理的补偿和滤波装置，采用动静结合，有助于提高煤矿企业供电设备的利用率，同时还能够降低电能损耗，从而提
高煤矿企业的生产效率。

可见，动态无功和滤波综合补偿装置不仅能够提高煤矿
企业的生产效率，还能够降低煤矿企业的成本，从而为煤矿企业赢得更高的经济
效益。

1 动态无功和滤波综合补偿装置的优点
笔者结合动态无功和滤波综合补偿装置在立井变电所供电系统的运用实况，
分析了该装置的优点：一是，补偿后功率因数能够达到接近1，实现全程范围内
连续无功补偿，避免盲区的出现；二是，SVG的灵敏度高，响应及时，能够快速、准确地跟踪动态负荷的变化，不会出现过补的现象，同时也不会出现欠补的现象；三是，该装置可以根据需求做成柜式结构，占用面积小，便于在变电间布置，更
能够为管理提供便利；四是，该装置的控制方式较为灵活。

因此，在煤矿的应用
过程中，要充分发挥该装置的优点。

2 动态无功和滤波综合补偿装置在煤矿中的应用
煤矿供电系统中，供电的质量指标、电网运行的安全可靠性和经济性是最根
本的问题。

只有供电系统完全运行，才能够确保煤矿生产的按部就班。

通过研究
煤矿供电系统的负荷分布状况和负荷产生的特点，笔者认为动态无功和滤波综合
补偿装置，不仅能够满足煤矿供电系统的需求，还能够确保整个供电系统的安全
性和稳定性，避免由于供电网的问题，造成不必要的损失，提高煤矿企业的经济
效益和社会效益。

2.1 运用动态无功和滤波综合补偿装置之后，功率因数有了明显提高
为了验证动态无功和滤波综合补偿装置对功率因素有没有影响，笔者根据煤
矿的实际情况搭建了无功补偿和滤波综合补偿的仿真模型，且选用的恰当的方式，确保获取的功率因素是准确的。

笔者通过认真观察和测量，得到的结果如下图：（图1，为传统的功率因数波形图；图2，为添加装置后的功率因数波形图）
图1 功率因数波形图
图2 功率因数波形图
通过分析上述两个图形，可以发现动态无功和滤波综合补偿装置，能够提高功率因数，
同时功率因数还较为稳定，从而降低设备的损耗，降低煤矿安全事故的发生几率。

从某种程
度来讲，有助于提高企业员工工作的积极性，促使煤矿企业的生产效率得到提高。

如，在立
井变电所的设备改造成无功补偿装置，可以发现平均功率因素有非常大的变化。

某主变压器
35KV的输入线路的平均功率因素改造之前为0.76~0.87；而改造之后平均功率因素为0.949。

2.2运用动态无功和滤波综合补偿装置，能够节能降耗
目前，国家提倡绿色经济，这就要求我们要尽可能地降低损耗，降低成本，尽可能为人
们提供一个良好的生活环境。

通过上述实验可以发现，运用动态无功和滤波综合补偿装置，
能够提高功率因数。

系统功率因素提高之后，系统中流动的无功电流自然就会相应减小，由
于无功电流对电路造成的损耗就会减少，同时变压器损耗和谐波阻抗损耗都会相应减少。

以
煤矿某主变压器为例：35KV输电线路全长为10Km，6K输电线路全长为8Km，将动态无功和
滤波综合补偿装置运用到煤矿系统中之后，35KV的输电线路中的最大电流下降了18A，6KV
的输电线路的最大电流下降了104A，而该变压器的最大负荷损耗下降了14%。

2.3运用动态无功和滤波综合补偿装置，有助于抑制谐波产生的干扰
在煤矿系统中运用动态无功和滤波综合补偿装置，能够在系统的主电路上设置多次高通
滤波通道，有助于抑制直流电动机产生的高次谐波。

可见，运用动态无功和滤波综合补偿装置，能够谐波对电网内其他的电用设备造成干扰，同时还能够避免对变电所内继电保护的扰动。

笔者在系统中的某段母线上设置了13次高通滤波通道，通过该装置处理的谐波能够满
足煤矿生产的需求，同时还能够满足国家GB/T14549—1993《电能质量公用电网谐波》标准。

滤波效果如下图：
图3 某段目前补偿前谐波电流畸变率图图4 某段目前补偿后谐波电流畸变率图
抑制系统中的谐波，有助于稳定系统中的电压，延长煤矿设备的使用寿命，降低设备故
障率，从而有效降低故障设备维修的成本，有助于降低煤矿的生产成本，提高煤矿企业的经
济效益。

3.结语
立式变电所可以根据煤矿生产的需求，安装两套动态无功和滤波综合补偿装置，同时还
要确保两套装置能够稳定的运行，才能够满足无功补偿和谐波治理的需求。

在供电网中安装
动态无功和滤波综合补偿装置，能够将供电系统内部的谐波电流进行滤除，使电能质量达到
国家标准的要求，甚至能够使电能质量好于国家标准，更能够使电容器安全正常的运行。

通
过观察和测量，6KV侧功率因素稳定在0.99，35KV侧功率因数月统计保持在0.93以上，减
少了供电系统内部的电压波动，最大限度地减少了供电系统的无功损耗，实现了节能减排的
目标，提高了煤矿企业的经济效益。

通过观察动态无功和滤波综合补偿装置的仿真结果以及
该装置在立井变电所中的实际运用结果，可以发现动态无功和滤波综合补偿装置在煤矿的应
用上存在很大的优势，但是也要结合实际情况，不可盲目运行。

参考文献：
[1]杨盼盼.基于模糊自适应PID控制的新型无功补偿与滤波装置[D].天津理工大学 2013.
[2]苏宏立，朱向华，应涛，杨路.10KV中频炉供电系统动态无功综合补偿滤波装置[J].浙
江工商职业技术学院学报.2011（01）.
[3]孙振松，李大虎.动态无功补偿装置在唐口煤业的研究和应用[J].山东煤炭科技.2009（03）.
[4]Rui Guo，Guohai Liu.Study on STATCOM model and its control strategy[J].Electric Power Automation Equipment，2006，26（1）.。