矿井变电所电压无功综合控制系统的研究与应用
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维普资讯
煤
炭
工
程
２０ ０ ７年第 ５期
矿 井变 电所 电压 无 功综 合 控 制 系 统 的 研 究 与应 用
李永学 ，宋建成 ，叶 四新。
（． １ 太原理工大学 ，山西 太原 ０ ０ ０ ； ． 城煤 业集 团 ，山西 晋 城 ￣８０ ； ３０ １ ２ 晋 ２ ５ １０ １ ） ０ ０ １ ３ ．中煤 国际工程集 团 北 京华字工 程有 限公 司 ，北京
广 场 、东 风 井 两 个 ３ ｋ 变 电 所 。东 风 井 ３ ｋ 变 电 所 安 装 ５Ｖ ５Ｖ
个工作 面设 备 的运行 ，造 成采煤 机 、刮板输 送 机等大 功
率（ 最大达 ８０ Ｗ） ０ ｋ 设备停机后启 动困 难 ，有时 在电 网电压
低谷 时更是启动不 了；② 大功 率设 备起停 造成母 线 电压波
式 ，负荷高峰时全 投入 ，负荷低 谷时 全切除 。用 高压 断路 器人工操作进行投 切方式 ，不能 随无功 功率需 求 的变化 及
一
寺河矿是一座年 产千万 吨煤 炭 的特大型 矿井 。在 距工 业场地约 ｌｍ处设 有 ｌ０ Ｖ变 电站 一座 ，芹 一寺 、成 一寺 ｋ １ｋ 两 回 ｌ０ Ｖ进线 引入 站 内 ，目前 站 内有 两 台 ４ ＭＶ １ｋ ０ Ａ变 压 器 ，电压为 ｌ０±８Ｘ１２ ％／ ８ ５Ｖ，以 ３ ｋ １ ． ５ ３ ． ｋ ５ Ｖ供 电给工业
动 ，严重 时影 响设备 微机控 制 系统 的正常工 作 、监测 监控
系统 的故 障增 多 ；③母线 电压 波动 大时造 成部 分开关 误动 作 ，有 时会造成 局部 通风 机的无计 划停 电停 风 ，带来 了安 全隐患 ；④母 线 电压 产生 波动 ，使 异步 电机 的负荷转 矩异
常 ，影响了设备 的出力 ，降低 了设 备 的运行 效率 ，影 响 电
摘
要 ：由于煤矿 现代 化程度 的提 高 ，大功 率综 采设备 的 大量采 用 ，造成 电能 质量 问题 。针
对 ６ Ｖ供 电线路存在 电能质量 差 ，功 率 因数低 现 象，采 用 了 Ｖ Ｃ对 系统进 行 无 功补 偿 。分 析 了 ｋ Ｑ
Ｖ Ｃ的 工作 原理 ，给 出了 Ｖ Ｃ的设 计 方法 。根据 此 方法设 计的 Ｖ Ｃ 系统 能很好 满足 无功 补偿 和 Ｑ Ｑ Ｑ 电能质量 的要 求。 关键 词 ：电能质量 ：无 功补偿 ；Ｖ Ｃ Ｑ
２ ４
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２０ ０ ７年 第 ５期
煤
炭 工
程
ｕ（ 电
网的供 电质量 ，所 以电压调 整 问题主要 是无 功功 率 的补 偿
与分布问题 。
ｉ ）
７ ８
，
．
｜
６ ５
１ ３ 处理 措 施 ． 传统 的变 电所 ６ Ｖ母线 采用 整组 电容器 组集 中补偿 方 ｋ
一
机使用寿命 ，事故 增多。
１２ 原 因分析 ．
经过对东风井变 电所 电网 的观察研 究 ，发现 大功 率设 备启 动困难和电压波动 是 由于 电网的负载 特征 发生 了很大 变化 ，系统无功功率 不足 和无 功功率 分 布不合理 ，无功 电
源与 无功 负 荷 的 严 重 不 平 衡 而 引 起 的 。 当 负 荷 产 生 无 功 波
个大采高综 采工 作 面装 机功 率在 ８ ｋ 以上 ，单 台设 ￣０ Ｗ ２ ）寺河矿为高瓦斯矿井 ，采用分区通风方式 。主扇风
Hale Waihona Puke 备功率最大达 １７ ｋ ８ ５ Ｗ。 机数量多功率大 ，截止 目前共有 １０ ｋ 以上主扇 ５台 ，最 ００Ｗ 大功率达到 ２×１１ ｋ ２ ０ Ｗ，启动压降大。 量按 １ 次计算 ；由于车间大 门经 常开启 ，冷风 侵入 量非 常
两台 １ Ｍ Ａ的主变压器 ，电压为 ３ ２ ５ ６３ Ｖ，本 ６Ｖ ５±３Ｘ ． ％／ 、 ｋ 变 电所 以 ６ Ｖ向本东区地面及井下负荷供 电。 ｋ
１ １ 东 区生 产 负荷 的特征 及供 电系统 问题 ．
１ ）井下采用 了一次采 全高采煤工艺 ，装 备 了国际先进 的连采掘进设备和综采设备 ，装 机功率大 ， 自动化 程度 高 。
中图分类号 ：Ｔ ６ １ ２ Ｄ １ ．
１ 问题 的提 出
文 献标识 码 ：Ｂ
文 章编 号 ：１７ ０５ （０７ ０ －０４ ６ １— ９９ ２ ０ ）５０２ ￣３
这样 就会 带来许 多问题 ，主要表 现有 ：① 一个 工作 面
设备连续启 动时 ，引起 母线 电压持 续降 低 ，有 时影 响 到另
系统采用散热器和暖风机相结合 的联合供暖方式 。
（ 责任编辑 郑 燕凌 ）
配 电室等 ，由于电气 开关在低于某 一温度时不能 正常工作 ，
所 以一定要设采暖设备。
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ｏ ０ ７— ３一 ｌ
作者简介 ：李永学（ ９３一） １６ ，男 ，山西 阳城人 ，高级工程师 ，太原理 工大学在读 硕士研究 生 ，毕业于太 原理工大学 电 力 自动化专业 ，现任晋城煤业集团有限公司寺河矿机 电副总工程 师 ，长期从事煤矿机 电技术 与管理工 作。
动 时就会 在变 压器 上 产生大 的 电压 波动 ， 影响 矿井６ Ｖ电 ｋ
大 ，常造成底层大 门附 近空气温 度非常 低 ，所 以建 议在 底
层大 门都安设热 空气幕 ，以防冷 空气侵 入。在散热 器 的布 置上 ，由于工业建 筑上下层 贯通 的 比较 多 ，空气存 在热 浮
５ 结
语
总之 ，对严寒 地 区煤 矿 生产 系统 建 筑物 的供 暖设 计 ，
热媒宜选用高 温热水 、供 热设 备宜选 高温 热水 锅炉 、管 网 采用地沟和直埋相 接合 的敷设 方式 ，车间 主要 出入 口都 设
热空气幕 ，主厂 房、动筛 车间等应 设值 班采 暖温 度 ，同时
现象 ，常造成建筑 底层 温度偏低 ，所 以散热 器宜较 多地 布
置在底层 。在散热器 的选择上 由于工 业建筑 车间 内污染较 严重 ，宜选用宜清 扫灰尘 的光 面管散热 器。对 电气建筑 如
煤
炭
工
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２０ ０ ７年第 ５期
矿 井变 电所 电压 无 功综 合 控 制 系 统 的 研 究 与应 用
李永学 ，宋建成 ，叶 四新。
（． １ 太原理工大学 ，山西 太原 ０ ０ ０ ； ． 城煤 业集 团 ，山西 晋 城 ￣８０ ； ３０ １ ２ 晋 ２ ５ １０ １ ） ０ ０ １ ３ ．中煤 国际工程集 团 北 京华字工 程有 限公 司 ，北京
广 场 、东 风 井 两 个 ３ ｋ 变 电 所 。东 风 井 ３ ｋ 变 电 所 安 装 ５Ｖ ５Ｖ
个工作 面设 备 的运行 ，造 成采煤 机 、刮板输 送 机等大 功
率（ 最大达 ８０ Ｗ） ０ ｋ 设备停机后启 动困 难 ，有时 在电 网电压
低谷 时更是启动不 了；② 大功 率设 备起停 造成母 线 电压波
式 ，负荷高峰时全 投入 ，负荷低 谷时 全切除 。用 高压 断路 器人工操作进行投 切方式 ，不能 随无功 功率需 求 的变化 及
一
寺河矿是一座年 产千万 吨煤 炭 的特大型 矿井 。在 距工 业场地约 ｌｍ处设 有 ｌ０ Ｖ变 电站 一座 ，芹 一寺 、成 一寺 ｋ １ｋ 两 回 ｌ０ Ｖ进线 引入 站 内 ，目前 站 内有 两 台 ４ ＭＶ １ｋ ０ Ａ变 压 器 ，电压为 ｌ０±８Ｘ１２ ％／ ８ ５Ｖ，以 ３ ｋ １ ． ５ ３ ． ｋ ５ Ｖ供 电给工业
动 ，严重 时影 响设备 微机控 制 系统 的正常工 作 、监测 监控
系统 的故 障增 多 ；③母线 电压 波动 大时造 成部 分开关 误动 作 ，有 时会造成 局部 通风 机的无计 划停 电停 风 ，带来 了安 全隐患 ；④母 线 电压 产生 波动 ，使 异步 电机 的负荷转 矩异
常 ，影响了设备 的出力 ，降低 了设 备 的运行 效率 ，影 响 电
摘
要 ：由于煤矿 现代 化程度 的提 高 ，大功 率综 采设备 的 大量采 用 ，造成 电能 质量 问题 。针
对 ６ Ｖ供 电线路存在 电能质量 差 ，功 率 因数低 现 象，采 用 了 Ｖ Ｃ对 系统进 行 无 功补 偿 。分 析 了 ｋ Ｑ
Ｖ Ｃ的 工作 原理 ，给 出了 Ｖ Ｃ的设 计 方法 。根据 此 方法设 计的 Ｖ Ｃ 系统 能很好 满足 无功 补偿 和 Ｑ Ｑ Ｑ 电能质量 的要 求。 关键 词 ：电能质量 ：无 功补偿 ；Ｖ Ｃ Ｑ
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经过对东风井变 电所 电网 的观察研 究 ，发现 大功 率设 备启 动困难和电压波动 是 由于 电网的负载 特征 发生 了很大 变化 ，系统无功功率 不足 和无 功功率 分 布不合理 ，无功 电
源与 无功 负 荷 的 严 重 不 平 衡 而 引 起 的 。 当 负 荷 产 生 无 功 波
个大采高综 采工 作 面装 机功 率在 ８ ｋ 以上 ，单 台设 ￣０ Ｗ ２ ）寺河矿为高瓦斯矿井 ，采用分区通风方式 。主扇风
Hale Waihona Puke 备功率最大达 １７ ｋ ８ ５ Ｗ。 机数量多功率大 ，截止 目前共有 １０ ｋ 以上主扇 ５台 ，最 ００Ｗ 大功率达到 ２×１１ ｋ ２ ０ Ｗ，启动压降大。 量按 １ 次计算 ；由于车间大 门经 常开启 ，冷风 侵入 量非 常
两台 １ Ｍ Ａ的主变压器 ，电压为 ３ ２ ５ ６３ Ｖ，本 ６Ｖ ５±３Ｘ ． ％／ 、 ｋ 变 电所 以 ６ Ｖ向本东区地面及井下负荷供 电。 ｋ
１ １ 东 区生 产 负荷 的特征 及供 电系统 问题 ．
１ ）井下采用 了一次采 全高采煤工艺 ，装 备 了国际先进 的连采掘进设备和综采设备 ，装 机功率大 ， 自动化 程度 高 。
中图分类号 ：Ｔ ６ １ ２ Ｄ １ ．
１ 问题 的提 出
文 献标识 码 ：Ｂ
文 章编 号 ：１７ ０５ （０７ ０ －０４ ６ １— ９９ ２ ０ ）５０２ ￣３
这样 就会 带来许 多问题 ，主要表 现有 ：① 一个 工作 面
设备连续启 动时 ，引起 母线 电压持 续降 低 ，有 时影 响 到另
系统采用散热器和暖风机相结合 的联合供暖方式 。
（ 责任编辑 郑 燕凌 ）
配 电室等 ，由于电气 开关在低于某 一温度时不能 正常工作 ，
所 以一定要设采暖设备。
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ｏ ０ ７— ３一 ｌ
作者简介 ：李永学（ ９３一） １６ ，男 ，山西 阳城人 ，高级工程师 ，太原理 工大学在读 硕士研究 生 ，毕业于太 原理工大学 电 力 自动化专业 ，现任晋城煤业集团有限公司寺河矿机 电副总工程 师 ，长期从事煤矿机 电技术 与管理工 作。
动 时就会 在变 压器 上 产生大 的 电压 波动 ， 影响 矿井６ Ｖ电 ｋ
大 ，常造成底层大 门附 近空气温 度非常 低 ，所 以建 议在 底
层大 门都安设热 空气幕 ，以防冷 空气侵 入。在散热 器 的布 置上 ，由于工业建 筑上下层 贯通 的 比较 多 ，空气存 在热 浮
５ 结
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总之 ，对严寒 地 区煤 矿 生产 系统 建 筑物 的供 暖设 计 ，
热媒宜选用高 温热水 、供 热设 备宜选 高温 热水 锅炉 、管 网 采用地沟和直埋相 接合 的敷设 方式 ，车间 主要 出入 口都 设
热空气幕 ，主厂 房、动筛 车间等应 设值 班采 暖温 度 ，同时
现象 ，常造成建筑 底层 温度偏低 ，所 以散热 器宜较 多地 布
置在底层 。在散热器 的选择上 由于工 业建筑 车间 内污染较 严重 ，宜选用宜清 扫灰尘 的光 面管散热 器。对 电气建筑 如