静止型动态无功补偿装置MSVC在煤矿系统的应用.doc

静止型动态无功补偿装置MSVC在煤矿系统的应用技术资料
北京三得普华科技有限责任公司 PAGE\*MERGEFORMAT40

静止型动态无功补偿装置MSVC
在煤矿系统的应用

北京三得普华科技有限责任公司
2010年3月
目录
一、概述 2
二、补偿容量的确定方法 4
1、计算方法 4
2、计算实例 5
三、提高煤矿供电系统电能质量的相关标准和重要性 6
四、应用静止型动态无功补偿装置MSVC的优越性 8
1、传统电容器固定补偿方式存在的问题 8
2、MSVC装置的优越性 11
3、MCR型SVC的基本构成 19
4、MCR介绍 23
5、MCR在电网中的实际应用 32
五、结束语 39

附件：工程概算、相关一次、二次、控制、保护设计图纸
概述
我国自70年代开始推广机械化采煤后，煤矿用电负荷逐年激增。近年来，出于采煤工艺和节能两方面的需求，大量非线性负荷在煤矿供电系统中被广泛使用，类如竖井提升机的整流装置（近年来变频器呈逐步取代直流的趋势），绞车、盘车启动用变频装置，综采机、刮板机变频装置，露天矿的大型电铲、洗选煤厂的水泵变频设备等等。
煤矿供电系统通常远离城市供电负荷中心，存在供电距离长、供电容量相对较小的客观问题。在这样的供电客观条件下，用电负荷激增和非线性负荷的使用带来了一系列的电能质量问题，不利于煤矿的安全生产和经济运行，其主要表现在以下两个方面：
大量无功功率和电网的交换及无功的反复冲击
对经济性的影响主要表现在：
煤矿用电负荷绝大部分由电动机及变压器这些感性无功负荷构成，其工作时需要大量的无功功率。煤矿生产不同于流水线固定模式，存在很大的随机性，负荷波动相对较为频繁。而目前煤矿供电系统的无功补偿装置较为落后，还停留在固定电容器有级补偿的技术层面上，无法应对频繁波动的无功功率，往往存在过补偿和欠补偿的现象。对经济运行的影响表现为传递无功功率时引起的额外线路损耗和电力部门的力率罚款。
对安全性的影响主要表现在：
冲击性无功引起电压波动。由《电力系统分析》可知，总压降是有功功率在电阻上产生的压降和无功功率在电感上产生的压降的合成。又因为线路电感远大于电阻，所以无功功率是影响电压的主要方面。

△U=（QX+PR）/U2
由上式可知：冲击性无功波动会引起煤矿供电电压波动，严重时，可造成精密设备欠压或过压保护动作，如果一类供电负荷跳闸，将影响煤矿安全生产。
谐波危害
由非线性负荷的使用引起的谐波已经成为电网公害。其主要表现为电流畸变以及由其引发的电压畸变。
对经济性的影响主要表现在：
电流谐波产生的“集肤效应”和“邻近效应”使线路的通流损耗激增。电流谐波通过变压器时，增加了变压器的铜损和漏磁损耗，其产生的谐波电压能增加铁损。变压器的发热程度直接影响了变压器使用容量的降低程度。
对安全性的影响主要表现在：
谐波引起旋转电机的附加损耗和发热，严重时将烧毁旋转电机；
煤矿供电系统为不接地系统，当单相接地故障发生时，谐波会使接地电流增大，扩大故障范围;
谐波引起供电系统继电保护和自动装置的误动，严重时会造成大面积停电事故;
谐波对电能计量和测量仪表造成干扰，产生误差;
高次谐波对通讯线路和控制信号产生电磁和射频干扰；
研究数据表明，谐波是电力电缆损坏的主要原因，其主要表现为：引起电力电缆的介损、泄露电流、温升及局部放电增加，单相接地故障的可能性增加
补偿容量的确定方法
计算方法
确定补偿容量的方法是多种多样的，有以提高功率因数为目的的，有以降低线损为目的的，有以提高运行电压为目的的、有用补偿当量来确定补偿容量的，但其目的都是要提高配电网的某种运行指标，下面我们以煤矿供电系统经典设计方案为例，从提高功率因数需要来确定补偿容量。

（图一、煤矿供电经典设计图例）
如果煤矿供电网络最大负荷的平均有功功率为Ppj，补偿前的功率因数为COSφ1，补偿后的功率因数为COSφ2，则补偿容量可用下式计算：
Qc=Ppj（tgφ1-tgφ2）=Qpj（1-tgφ2tgφ2）（2-1）
或写成：
QC=Ppj1COS2φ1-1-1COS2φ2-1（2-2）
式中：
QC——所需补偿容量，kVar
Qpj——最大负荷日平均无功功率，kVar
Ppj——最大负荷日平均有功功率，kW
计算实例
如图一所示，假设两台主变容量相等，为8000kVA，主变高压侧电压为35kV，主变低压侧电压为10kV，母联开关除检修时，永远在合位，两台主变一用一备，井上通风机、提升机、空压机，井下综采机、刮板机、皮带机等用电设备最大负荷日平均有功功率为4000kW，给井下供电的10kV电缆长度2km，系统自然功率因数为0.8（这个值通常是按照感应式电动机自然功率因数，考虑到电动机和变压器设计余量而确定的），目标功率因数0.95，求在目前条件下，达到目标功率因数