煤矿井下供电系统中无功补偿技术的应用

煤矿井下供电系统中无功补偿技术的应用

发表时间：2019-09-20T10:58:03.483Z 来源：《基层建设》2019年第20期作者：邵冉

[导读] 摘要：供电系统是矿井生产作业的动力来源，确保其运行的有效性对矿井的长久可持续发展意义重大。

淮南矿业集团“三供一业”供气维修改造工程建设项目部

摘要：供电系统是矿井生产作业的动力来源，确保其运行的有效性对矿井的长久可持续发展意义重大。无功功率是影响供电系统性能发挥的主要因素之一，有效消除这一因素至关重要。结合具体工程实际，在分析矿井现有供电系统存在问题的基础上，对井下供电系统无功补偿方案设计开展分析，并对其应用效果做出探究，希望能够为其他矿井相似工程的开展提供借鉴和参考。

关键词：煤矿；供电系统；无功补偿；方案设计；

引言

伴随矿井生产工艺自动化水平的不断提升，自动化设备在井下生产中的使用量不断增加，相应的变频开关及非线性负载的应用越发普遍，这在大幅提升矿井生产作业效率的同时也使得矿井供电系统负荷显著增加，电网谐波污染和电压波动现象明显，电缆、各用电装置的绝缘性及整个供电系统的稳定性受到显著影响，极易发生大面积的井下停电事故，严重时还会导致漏电安全事故发生，对生产高效运行和安全开展构成一定威胁。有鉴于此，针对井下供电系统使用中用电问题的诱因开展分析，探究具有良好适用性的无功补偿工艺，对于提升井下供电网络运行稳定性、确保用电安全意义重大。

1 工程概述

A矿井下中央变电所设计电压为35 k V，内部设计选用双回路电源进线模式，两条电源线可互为备用电源。在井下实际回采中，先借助型号为S11-25000的变压装置将变电所35 k V电压下调至10 k V后通过专用电缆及架空线将电能传输至井下各用电区域。图1所示即为供电系统结构示意图。

图1 供电系统结构示意图

2 现有供电系统问题分析

2.1 功率因数低电能浪费严重

根据井下实测可知，A矿井下原供电系统功率因数介于0.6～0.7，特别是在长距离供电线路中，有大量的无功电流，引起了较为严重的电能浪费现象。

2.2 变压器带载能力偏低

变压器带载能力计算公式为：

式 (1) 中，Pw为变压装置带载能力，k V•A；Py为变压装置容量，k V•A；βM为变压装置负荷率，取值0.8；cosφ为功率因数。

依照A矿井下供电实际状况，其供电系统功率因数取值0.7，则根据式 (1) 计算可知A矿井下变压装置带载能力为Pw=1 400 k V•A。不过A矿井下回采作业的采煤机额定功率为1 560 k W，这表明供电系统作业时其变压装置带载能力可能无法满足机电设备运行需求，从而导致设备无法正常运行。这种现象的长期存在往往会使得机电设备绝缘性能和工作效率大幅下降。

2.3 末端电压偏低设备启动存在故障

A矿供电系统实际使用中存在较多无功电流，使得系统运行中存在较大的压降。这种情况下，一旦遇到用电高峰阶段，极易引起大功率机电设备启动难的问题，而且随着A矿供电系统的多年使用，其线路末端电压降低现象越发明显，对正常生产的影响也越发明显。

2.4 威胁供电安全

A矿供电系统中各电源操控按键与机电设备间有着明显的无功电流交互冲突，而这种现象的长期存在会在一定程度加速设备老化，特别

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