MSVC无功补偿装置应用于煤矿高压供电的探究分析

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摘要：电力系统的电压、无功以及谐波三大指标对于电网的经济效益以及改善供电质量有着非常重要的作用，根据我国电力工业的发展，新型无功补偿装置的研发与应用是我国电力系统提高电能质量的重大关键性技术课题。本文就根据msvc功耗低、谐波小、免维护、可靠性高、价格低廉、结构简单、占地面积等优点对其展开剖析，并简析一下MSVC在我国煤矿高压供电系统中的应用。

关键词：MCR型SVC；煤矿；高压供电：应用

中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号：

煤矿行业的降压站是矿井的总的供电枢纽．其所带的负荷多数属于感性负荷，如果采取不恰当的补偿方法，将会使系统整体功率过低，低压侧电压降低，从而导致电机的转速降低，电流也会增大，发热损耗异常增加等，如果采用传统开关投切技术，则不能同时且有效的解决谐波治理与无功补偿，而采用MSVC，则能保持高水平的功率因数，从而提高供电质量以及矿井供电系统的经济效益。

一、无功补偿方式比较分析

1.1并联电容器

固定电容器组曾经被广泛运用，但其无功功率却不能根据运行负荷的变化而改变，所以导致其功率因数有较大偏差，运行的经济指标不高，线路损耗较大，致使变压器与发电机组等设备运行效率大大降低，所以，逐步被淘汰。

分组调节电容器组，能够根据分组的情况组合出多级不同容量，从而对电网进行阶跃式补偿，有着投资少、适应性高以及运行经济的优点，但是合闸时其涌流较大，切断过电压较高，从而也增加了配电网的危险性，进而降低了电容器的寿命。

1.2 同步调相机

同步调相机可实现双向的连续性调节，独立采用调励磁方式进行无功功率的调节，但是这种设备投资较高，启动、运行以及维护起来都比较繁琐复杂，而且动态效应比较慢，并一定程度上增大了系统的短路容量，所以，这种设备不适用于对太大或太小的无功补偿。

1.3 静止无功补偿装置

这种装置也被称为瞬时无功补偿装置，其原理主要是利用大功率的晶闸管进行调节，这种装置响应速度非常快，而且调节平滑，但是缺点在于控制电路相对复杂，而且元件的抗冲击力较差，保护电路也较为复杂，造价很高，这种补偿装置主要用于轧钢设备、高频炉等冲击性大以及负荷变化较快的场所。

1.4 调压式无功自动调节装置

该装置主要是运用改变电容两端电压的方式，对电容器的无功输出进行控制改变，在一定的范围内可进行适时、动态以及连续的调节，这种装置不仅能有效解决电容器运行中的过电压以及涌流问题，而且还具有成本低、操作简单的优点，并在一定程度上延长了电容器的使用寿命，提高了功率因数，降低了线损。

根据对以上四种无功补偿方式的分析，最终判定MSVC在提高供电质量与设备功率方面为最佳高压无功补偿装置。

二、MSVC装置简介

目前，主要的无功补偿装置为电容器、电抗器以及少量的动态无功补偿装置，开关投切电容器组调节方式较为分散，所以不能获得很好的补偿效果，而且，开关投切电容所产生的涌流以及电压会对系统以及设备本身造成破坏，而诸如相控电抗器等静补装置一般价格昂贵，而且需要较大占地面积、结构非常复杂，所以得不到推广应用，而磁控电抗器型SVC具有功耗低、谐波小、免维护、可靠性高等诸多优点，所以是较为理想的动态无功补偿以及调压设备。

MSVC无功补偿装置由可抗电抗器以及动补电容器构成，可控电抗器用来跟随瞬变负荷，其结构采用MCR型电抗器，是应用直流励磁对铁芯饱和度进行控制，从而改变电抗器的电感量，进而实现连续调节电感电流。根据励磁形式可分为自励式以及他励式，它的结构上多应用变截面，即磁阀式的方法。他励式结构较为简单，安全程度高，这里就不多赘述，而自励式电抗器的结构以及电路图如下所示：

自励式电抗器结构与电路图

自励式的工作原理是：当V1、V2都不异通时，则电抗器和空载变压器相同。而当电源的电压在正半波时，V1则承受正向电压，V2则承受反向电压，在此时下达触发指令V1导通，电源通过Nk=N2／N1的变比，于上下两部分分别产生直流控制电流。而电源电压在负半周时，则V2导通，情况与之相同。所以，根据对V1、V2导通角的改变，即可对被控电流大小进行改变，进而即可改变铁芯饱和度，最终达到对电感电流的调节。动补电容器是用来对变电站阶跃式变化负荷所需要的无功量进行补偿，其主要采用对电容器两端电压进行调节的方法，从而达到其容性电流输出调节的目的。

三、MSVC无功补偿装置的性能

3.1逻辑控制

其在DSP快速运算的基础上，运用瞬时功率算法，并通过信息的采样，从而算出系统的无序无功功率、负序功率以及谐波含量，并迅速做出逻辑控制。它的全数字、双处理器的控制器，采用先进的容量冗余控制，从而弥补了机械调节时的延时性与阶跃性，进而满足了实时、连续的全容量的调节，而且还能够对MCR以及机械调节采取联合或单独控制。

3.2保护功能齐全

当系统出现过电流、过电压以及系统温度超过警戒线等现象，控制器会立即发出封锁信号，对电抗器输出进行控制，从而避免系统的震荡，当此类故障消失后，会自动恢复正常运行，阀控系统有良好的过电压过电流保护，阀体的冷却也有热管冷却以及风冷两种散热方式。

3.3安全可靠

根据磁耦合、磁放大的原理，利用小电流、低电压的晶闸管对大容量设备进行控制。高压系统和阀控系统不与电产生联系，就算阀体出现故障也不会对系统的运行产生影响。晶闸管为光电触发，将功率单元与控制单元采取光电隔离，从而可以提高控制系统的抗干扰性。

3.4 应用效果

我国某地煤矿于2010年的9月份在35 kV变电站6 kV母线上安装了MSVC高压无功补偿装置，在投入使用后，效果较为显著：

3.4.1高压接地的电容电流由过去的30 A降低到安装以后的1A以下，从而降低了高压接地事故的发生率，矿井的功率因数也由过去的0.76上升至0.95，每月为矿井节约电费约12万元，矿井供电系统中的谐波也得到有效处理，改善了电网环境，不仅降低了无功损耗，也很大程度上改变了电压质量。

3.4.2安装后实现了系统自动检测、远控投切、远方手动投切以及现场手动投切功能，各种方式互相独立，互不影响，从而有效防止了事故发生。配套的上位机软件可对系统所有的模拟以及开关量进行监测，并可实时的对系统电压、电流、有功以及无功进行分析。对电网电能的质量变化进行动态跟踪，并根据其变化量适量调节无功输出、无功补偿；优秀的显示功能也能实时显示高、低压测电压、电流以及功率因数情况；显示磁阀电抗器的容量与电流，显示补偿装置的无功功率；显示各类故障警告以及保护动作的情况等。

3.4.3具有RS-485或RS-232等接口，可方便可靠地进行的遥信、遥控，并能够和35 kV变电站现有的综合自动化系统微机进行通讯。

参考文献

[1] 刘玉涛．MSVC无功补偿装置在煤矿高压供电中的应用研究[J]．煤矿机械，2009,30(9):216--218．

[2] 范莹．煤矿6kV供电系统无功动态补偿技术的应用[J]．煤矿机电，2012,12(1)：105--107．

[3] 李宁波．MSVC无功补偿系统在霍州煤电集团店坪煤矿35kV变电站的应用[J]．企业技术开发：下，2010,29(11):43--44．

苏红祥，男，1983年9月出生，助理工程师，毕业于陕西科技大学电子科学与技术专业