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[摘 要]社会发展和科技水平提高，煤矿用电气设备已经十分普及，煤矿低压电网常出现过负荷现象，且功率因数也在降低，导致线路末端电压远低于允许范围，电气设备难以正常运转，影响安全生产。同时无功功率导致电网电能传输能力下降，线损加剧及能源浪费，提高了产煤成本。解决上述问题的一个有效办法是对煤矿电网进行无功功率补偿。
[关键词]无功补偿； 煤矿供电
中图分类号：TE799 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）34-0366-01
我國是煤矿生产大国，煤礦数量也在世界上占据前列，同时这些煤矿的生产负荷往往也是出于全天候运作状态之下。因此而造成的电力消耗也是巨大的，伴随而来的便是无功功率的无效消耗等，从而导致煤矿供电系统电力利用率低下、输送线路及变压器的损耗率居高不下等问题，所以在煤矿供电系统中合理利用无功补偿技术是非常有现实意义与经济效益的。
一、煤矿无功功率产生的及危害
煤矿供电的电源应取自两个独立的电网，由于电源距实际用电负荷较远，在这种情况下，末端电压就不能满足用电设备的要求，而且用电负荷的功率因数也比较低。功率因数的高低值直接影响了电力系统供电的优劣。提高功率因数，能有效的改善电网的供电能力和减少电能损耗。
要想使电压满足终端负载的要求，最简单的方法是提高首端电源电压，弥补线路上的损失。但是我国的《煤矿安全规程》中规定，井下设备电压最高不得超过1140V，工作面专用设备采用单独供电方式，其专用电压为3300V，目前基本都维持在这个等级。而在煤矿井下供配电系统中广泛存在大量的感性负荷，即三相异步电动机和变压器。这些感性负荷在供电系统中会损耗大量的无功功率。随着才没、掘进、运输机械化的发展，煤炭产量不断提高，使的工作节奏的加快，设备不断的开机、停机，频繁启动，因而产生大量的无功功率。
二、无功补偿装置的分类
（一）、低压无功动态补偿装置：适用于交流50Hz、额定电压在660V以下，负载功率变化较大，对电压波动和功率因数有较高要求的电力、汽车、石油、化工、冶金、铁路、港口、煤矿、油田等行业。
（二）、高压无功自动补偿装置：适用于6kV-10kV变电站，可在I段和II段母线上任意配置1-4组电容器，适应变电站的各种运行方式。依据无功大小自动投切电容器组，使系统不过压、不过补、无功损耗始终处于最小的状态。
三、煤矿供电系统无功补偿的方法
所谓武功功率补偿技术，就是指将供电系统的感性负荷与具备容性功率的设备在同一电路中进行联接，该容性设备在能量释放时，其感性负荷则起到了能量吸收的作用，反之，感性负荷在能量释放时，容性设备同样起着能量吸收作用。简而言之，就是能量在进行相互的转换，从而使容性设备输出无功功率能够对感性负荷吸收无功功率起到补偿的作用。
目前最为普遍的无功功率补偿方法是并联电容器进行无功功率补偿。这种方法有包括集中与分散补偿结合、高低压分散补偿以及高低压集中补偿的方法，其中集中补偿就是在母线上组装电容器，使母线上的无功功率得到集中补偿，它的优点在于投资成本低、利用率高且管理与维护比较方便，缺点在于补偿的经济性较差；而分散补偿则是就地在大型设备边进行电容器组的安装来实现无功补偿，它的优点在于补偿的经济性好，缺点则是管理与维护不方便、投资成本大一级利用率较低；集中与分散补偿结合则兼具了上述两种方式的优点。而在煤矿供电系统中采用无功补偿技术则能够有效达到节约设备成本、降低损耗、改善电压质量、减少功率损耗以及使供电能力得到提升效果。
四、石槽村煤矿供电系统无功补偿实际应用
1、概况
石槽村煤矿是一个现代化大型矿井，煤炭年产600万吨。该煤矿目前所使用的无功补偿方式为35KV变电所对其进行的动态无功补偿，这种装置能时时根据负荷的变化情况实现无功补偿的动态化，能满足该煤矿生产供电的平稳性、节能性以及安全性等需求。除此之外，由于科学及时的快速发展，主井驱动机房使用西门子变频设备、综采工作面三机也使用变频设备，由于设备频繁启动，造成的谐波影响与电能利用率下降等问题，也对该煤矿供电系统无功补偿提出新要求。
针对以上情况，对石槽村煤矿进行5.7.9.11次的谐波电流测试，其结果如表1：
石槽村煤矿35KV变电所总容量为31500KVA，由此表可看出，其中无功冲击最大值为7.86MVar，平均功率因数为0.91，因此需要对供电系统采取动态补偿的措施。
2、石槽村煤矿无功补偿设计与实施
石槽村煤矿采用动态无功功率补偿装置，由控制器、高压真空开关或真空接触器、高压电容器组、电抗器、放电线圈、避雷器和一些必要的保护辅助设备组成。数字式高压无功自动补偿控制器是根据模糊控制原理、按电压优先和负荷无功功率以及投切次数限量等要求决定是否投切电容器组，使母线电压始终处于标准范围内，确保不过补最大限度减少损耗。采用电压优先的方式，按电压质量要求自动投切电容器，电压超出最高设定值时，逐步切除电容器组，直到电压合格为止。电压低于最低设定值时，在保证不过载的条件下逐步投入电容器组，使母线电压始终处于规定范围。在电压优先原则下，依据负荷无功功率大小自动投切电容器组，使系统始终处于无功损耗最小状态。
五、结语
笔者从无功补偿的产生出发，说明了煤矿供电产生无功功率的必然性，分析对比了几种无功补偿装置，简述煤矿供电系统无功补偿的方法，最后以石槽村煤矿供电系统无功补偿案例分析，得出无功补偿的效果分析。综合各种结论，在煤矿供电系统中，无功补偿技术在煤矿机电设备的安全运行中有着重要的作用。
[关键词]无功补偿； 煤矿供电
中图分类号：TE799 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）34-0366-01
我國是煤矿生产大国，煤礦数量也在世界上占据前列，同时这些煤矿的生产负荷往往也是出于全天候运作状态之下。因此而造成的电力消耗也是巨大的，伴随而来的便是无功功率的无效消耗等，从而导致煤矿供电系统电力利用率低下、输送线路及变压器的损耗率居高不下等问题，所以在煤矿供电系统中合理利用无功补偿技术是非常有现实意义与经济效益的。
一、煤矿无功功率产生的及危害
煤矿供电的电源应取自两个独立的电网，由于电源距实际用电负荷较远，在这种情况下，末端电压就不能满足用电设备的要求，而且用电负荷的功率因数也比较低。功率因数的高低值直接影响了电力系统供电的优劣。提高功率因数，能有效的改善电网的供电能力和减少电能损耗。
要想使电压满足终端负载的要求，最简单的方法是提高首端电源电压，弥补线路上的损失。但是我国的《煤矿安全规程》中规定，井下设备电压最高不得超过1140V，工作面专用设备采用单独供电方式，其专用电压为3300V，目前基本都维持在这个等级。而在煤矿井下供配电系统中广泛存在大量的感性负荷，即三相异步电动机和变压器。这些感性负荷在供电系统中会损耗大量的无功功率。随着才没、掘进、运输机械化的发展，煤炭产量不断提高，使的工作节奏的加快，设备不断的开机、停机，频繁启动，因而产生大量的无功功率。
二、无功补偿装置的分类
（一）、低压无功动态补偿装置：适用于交流50Hz、额定电压在660V以下，负载功率变化较大，对电压波动和功率因数有较高要求的电力、汽车、石油、化工、冶金、铁路、港口、煤矿、油田等行业。
（二）、高压无功自动补偿装置：适用于6kV-10kV变电站，可在I段和II段母线上任意配置1-4组电容器，适应变电站的各种运行方式。依据无功大小自动投切电容器组，使系统不过压、不过补、无功损耗始终处于最小的状态。
三、煤矿供电系统无功补偿的方法
所谓武功功率补偿技术，就是指将供电系统的感性负荷与具备容性功率的设备在同一电路中进行联接，该容性设备在能量释放时，其感性负荷则起到了能量吸收的作用，反之，感性负荷在能量释放时，容性设备同样起着能量吸收作用。简而言之，就是能量在进行相互的转换，从而使容性设备输出无功功率能够对感性负荷吸收无功功率起到补偿的作用。
目前最为普遍的无功功率补偿方法是并联电容器进行无功功率补偿。这种方法有包括集中与分散补偿结合、高低压分散补偿以及高低压集中补偿的方法，其中集中补偿就是在母线上组装电容器，使母线上的无功功率得到集中补偿，它的优点在于投资成本低、利用率高且管理与维护比较方便，缺点在于补偿的经济性较差；而分散补偿则是就地在大型设备边进行电容器组的安装来实现无功补偿，它的优点在于补偿的经济性好，缺点则是管理与维护不方便、投资成本大一级利用率较低；集中与分散补偿结合则兼具了上述两种方式的优点。而在煤矿供电系统中采用无功补偿技术则能够有效达到节约设备成本、降低损耗、改善电压质量、减少功率损耗以及使供电能力得到提升效果。
四、石槽村煤矿供电系统无功补偿实际应用
1、概况
石槽村煤矿是一个现代化大型矿井，煤炭年产600万吨。该煤矿目前所使用的无功补偿方式为35KV变电所对其进行的动态无功补偿，这种装置能时时根据负荷的变化情况实现无功补偿的动态化，能满足该煤矿生产供电的平稳性、节能性以及安全性等需求。除此之外，由于科学及时的快速发展，主井驱动机房使用西门子变频设备、综采工作面三机也使用变频设备，由于设备频繁启动，造成的谐波影响与电能利用率下降等问题，也对该煤矿供电系统无功补偿提出新要求。
针对以上情况，对石槽村煤矿进行5.7.9.11次的谐波电流测试，其结果如表1：
石槽村煤矿35KV变电所总容量为31500KVA，由此表可看出，其中无功冲击最大值为7.86MVar，平均功率因数为0.91，因此需要对供电系统采取动态补偿的措施。
2、石槽村煤矿无功补偿设计与实施
石槽村煤矿采用动态无功功率补偿装置，由控制器、高压真空开关或真空接触器、高压电容器组、电抗器、放电线圈、避雷器和一些必要的保护辅助设备组成。数字式高压无功自动补偿控制器是根据模糊控制原理、按电压优先和负荷无功功率以及投切次数限量等要求决定是否投切电容器组，使母线电压始终处于标准范围内，确保不过补最大限度减少损耗。采用电压优先的方式，按电压质量要求自动投切电容器，电压超出最高设定值时，逐步切除电容器组，直到电压合格为止。电压低于最低设定值时，在保证不过载的条件下逐步投入电容器组，使母线电压始终处于规定范围。在电压优先原则下，依据负荷无功功率大小自动投切电容器组，使系统始终处于无功损耗最小状态。
五、结语
笔者从无功补偿的产生出发，说明了煤矿供电产生无功功率的必然性，分析对比了几种无功补偿装置，简述煤矿供电系统无功补偿的方法，最后以石槽村煤矿供电系统无功补偿案例分析，得出无功补偿的效果分析。综合各种结论，在煤矿供电系统中，无功补偿技术在煤矿机电设备的安全运行中有着重要的作用。