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[摘 要]本文作者分析了综采工作面设备运行状态及电能质量现状。从无功补偿的原理出发，阐述无功补偿在综采工作面中提高企业内部用电设备的效率节能降损的作用，提出无功补偿的方法，最后指出在当前完善煤矿供配电系统中应大力应用无功补偿技术。
[关键词]综采 无功补偿 技术应用
中图分类号：F752.64 文献标识码：F 文章编号：1009―914X（2013）22―0627―01
我国煤炭生产的迅速发展，高产高效工作面数量逐渐增多，采掘机的装机容量不断增加，电压损耗增加。因此，在日产万吨工作面将供电电压提高到33OOV、而在日產7000t以下的工作面仍采用1l40V电压供电。同时，为满足采煤机、输送机等大功率电机的起动要 求，一方面采用双速电机或软起动措施，另一方面增大变压器容量。
煤矿企业用电属高能耗、低效率、大容量、电压等级多，设备富余量较大的类型，对设备的过载能力和可靠性要求较高，设备的负荷变化大，不少设备长期在较低负荷、较低效率 下运行；井下全部采用长距离电缆供电，因此电缆终端用电设备的功率因数普遍较低。
1 提高功率因数的途径方法
提高功率因数的途径主要在于如何减少电力系统中各个部分所需的无功功率，特别是减少负荷取用的无功功率，使电力系统在输送一定的有功功率时，可降低其中通过的无功电流。提高功率因数的方法很多，可以归结为两大类如下。
1.1提高无功功率改善功率因数
降低各用电设备所需的无功功率以改善其功率因数的措施，称为提高自然功率因数的方法，主要有：（1）正确选用异步电动机的型号与容量。（2）根据负荷选用相匹配的变压器。（3）合理安排和调整工艺流程，改善电机设备的运行状态。（4）异步电动机同步化运行，同步电 动机在过励磁的情况下送出无功功率。这几种方法，以尽量减少无功负荷为出发点，但无功负荷在交流电网中不可或缺，无论是变压器还是电动机，其运行的基本原理靠的是电磁场，而电磁场就是由无功负荷产生的。所以这些方法一般来说不 能从根本上满足对功率因数要求较高的电网。
1.2提高无功功率的动态补偿因数
采用供应无功功率的设备来补偿用电设备所需的无功功率，以提高其功率因数的措施，称为动态补偿方法，其灵活、可靠，可调的无功补偿设备可根据电网负荷变化调节其功率，使功率因数在要求的经济范围内运行。它因为具有良好的补偿特性，被广泛应用，下面主要介绍几种无功补偿方法。
（1）TCR型动态无功补偿技术。TCR型动态无功补偿技术将可控硅反向并联后，与电感串联，构成单相相控电抗器。该技术通过控制可控硅导通时间，使电流基波分量随控制角α的增大减少（控制角α在0o～9o范 围内 变化），调节其输出容量，实现无功功率的平滑调 节。但由于基于相控电抗器的晶闸管要长期运行在高电压和大电流工况下，晶闸管发热量大，容易被击穿，目前应用较少。
（2）自动分组投切电容器组无功补偿技术。利用真空开关或晶闸管投切电容器组进行无功补偿，简单有效。但该技术为离散型调节，电压稳定性较差。
（3）MSVC型动态无功补偿技术。该补偿电路由补偿（滤波）支路和可控电抗器支路组成，采用直流助磁原理、小截面磁饱和技术，通过改变铁心磁导率调节磁控电抗器的磁饱和度来改变输出的感性无功功率，以实现电抗值的连续可调功能。它具有输出谐波少、电压平稳、结构简单、可靠性高、占地面积小等优点，是理想的动态无功补偿和电压调节设备。
2 无功补偿节能技术应用的目的意义
无功补偿技术是一种先进、有效的节能技术，它已被日美、西欧一些发达国家普遍采用，有的还把它列入行业技术法规中，如《美国国家电气法规NEC 460））、日本电气学会标准JEC-800l-1982））等，但是在我国煤矿却迟迟未能推广使用。因此，开展井下供电系统无功补偿节能技术的应用的技术研究可保证供电质量，提高企业内部用电设备的效率，减少电能损 失，降低设备故障率，以保障煤矿供配电系统安全、合理、经济地运行。由于煤矿井下生产的特殊性，存在地方狭小、移动困难等问题，采用随机补偿效果好，但鉴于目前工作面的实际情况应采用局部就地补偿与个别随机补偿的方案。
3 无功补偿装置的原理
无功补偿装置是利用电容电流与电感电流反向能相互抵消的原理，可减少无功功率在电网中的流动，从而提高负载功率因数，减少线路损耗，因而可改善供电质量。该装置由无功补偿控制器（简称控制器）、无功功率补偿器（简称补偿器）和无功补偿装置保护器3部分组 成。控制器主要包括电压互感器、电流互感器、无功功率变送器、功率因数变送器和无功补偿控制中心等。
控制器串接于供电系统主回路，它由安装于供电系统主回路的电量变送器来实时采集 供电系统的电压、无功功率、功率因数等参数，并变换为标准信号量进入无功补偿控制中心，经运算、比较后，做出是否投入或切除电容器的判断。当无功功率控制器检测到功率因数低 于设定值、所需的无功功率大干补偿器的无功功率且供电系统 的电压低于额定电压时，自动投入补偿器；无功补偿装置的投切原则是 慢投快切，即当控制器检测到无功功率、功率 因数和系统电压满足投入条件时，控制器延时投入补偿器；当控制器检测到无功功率和功率 因数满足切除条件时，控制器快速切除补偿器，这样可以避免频繁 投切电容器和过补偿现象。
补偿器由防爆电容器、断路器、电流互感器、过压吸收装置、综合保护单元及二次电路 组成。煤矿综采工作面现有采煤机、乳化液泵、刮板机转载机、破碎机等大型设备，根据现场环境采取乳化液泵、喷雾泵在移变处就地补偿；刮板机、采煤机、破碎机、转载机在电气平台补偿的方案实施。经过安装无功补偿装置后，可以使移动变电站所带负荷的功率因数达到0.9以上。
结束语
无功补偿装置应用先进的微机测控技术，快速采集计算煤矿井下功率因数，达到最佳补偿效果；自动投切电容器采用真空断路器以防止电网冲击与抑制涌流；可降低无功损耗，减少电能浪费；提高功率因数，治理谐波，净化井下电网；提高供电系统的利用率，稳定电网电压，减少电气事故率，延长设备使用寿命。
[关键词]综采 无功补偿 技术应用
中图分类号：F752.64 文献标识码：F 文章编号：1009―914X（2013）22―0627―01
我国煤炭生产的迅速发展，高产高效工作面数量逐渐增多，采掘机的装机容量不断增加，电压损耗增加。因此，在日产万吨工作面将供电电压提高到33OOV、而在日產7000t以下的工作面仍采用1l40V电压供电。同时，为满足采煤机、输送机等大功率电机的起动要 求，一方面采用双速电机或软起动措施，另一方面增大变压器容量。
煤矿企业用电属高能耗、低效率、大容量、电压等级多，设备富余量较大的类型，对设备的过载能力和可靠性要求较高，设备的负荷变化大，不少设备长期在较低负荷、较低效率 下运行；井下全部采用长距离电缆供电，因此电缆终端用电设备的功率因数普遍较低。
1 提高功率因数的途径方法
提高功率因数的途径主要在于如何减少电力系统中各个部分所需的无功功率，特别是减少负荷取用的无功功率，使电力系统在输送一定的有功功率时，可降低其中通过的无功电流。提高功率因数的方法很多，可以归结为两大类如下。
1.1提高无功功率改善功率因数
降低各用电设备所需的无功功率以改善其功率因数的措施，称为提高自然功率因数的方法，主要有：（1）正确选用异步电动机的型号与容量。（2）根据负荷选用相匹配的变压器。（3）合理安排和调整工艺流程，改善电机设备的运行状态。（4）异步电动机同步化运行，同步电 动机在过励磁的情况下送出无功功率。这几种方法，以尽量减少无功负荷为出发点，但无功负荷在交流电网中不可或缺，无论是变压器还是电动机，其运行的基本原理靠的是电磁场，而电磁场就是由无功负荷产生的。所以这些方法一般来说不 能从根本上满足对功率因数要求较高的电网。
1.2提高无功功率的动态补偿因数
采用供应无功功率的设备来补偿用电设备所需的无功功率，以提高其功率因数的措施，称为动态补偿方法，其灵活、可靠，可调的无功补偿设备可根据电网负荷变化调节其功率，使功率因数在要求的经济范围内运行。它因为具有良好的补偿特性，被广泛应用，下面主要介绍几种无功补偿方法。
（1）TCR型动态无功补偿技术。TCR型动态无功补偿技术将可控硅反向并联后，与电感串联，构成单相相控电抗器。该技术通过控制可控硅导通时间，使电流基波分量随控制角α的增大减少（控制角α在0o～9o范 围内 变化），调节其输出容量，实现无功功率的平滑调 节。但由于基于相控电抗器的晶闸管要长期运行在高电压和大电流工况下，晶闸管发热量大，容易被击穿，目前应用较少。
（2）自动分组投切电容器组无功补偿技术。利用真空开关或晶闸管投切电容器组进行无功补偿，简单有效。但该技术为离散型调节，电压稳定性较差。
（3）MSVC型动态无功补偿技术。该补偿电路由补偿（滤波）支路和可控电抗器支路组成，采用直流助磁原理、小截面磁饱和技术，通过改变铁心磁导率调节磁控电抗器的磁饱和度来改变输出的感性无功功率，以实现电抗值的连续可调功能。它具有输出谐波少、电压平稳、结构简单、可靠性高、占地面积小等优点，是理想的动态无功补偿和电压调节设备。
2 无功补偿节能技术应用的目的意义
无功补偿技术是一种先进、有效的节能技术，它已被日美、西欧一些发达国家普遍采用，有的还把它列入行业技术法规中，如《美国国家电气法规NEC 460））、日本电气学会标准JEC-800l-1982））等，但是在我国煤矿却迟迟未能推广使用。因此，开展井下供电系统无功补偿节能技术的应用的技术研究可保证供电质量，提高企业内部用电设备的效率，减少电能损 失，降低设备故障率，以保障煤矿供配电系统安全、合理、经济地运行。由于煤矿井下生产的特殊性，存在地方狭小、移动困难等问题，采用随机补偿效果好，但鉴于目前工作面的实际情况应采用局部就地补偿与个别随机补偿的方案。
3 无功补偿装置的原理
无功补偿装置是利用电容电流与电感电流反向能相互抵消的原理，可减少无功功率在电网中的流动，从而提高负载功率因数，减少线路损耗，因而可改善供电质量。该装置由无功补偿控制器（简称控制器）、无功功率补偿器（简称补偿器）和无功补偿装置保护器3部分组 成。控制器主要包括电压互感器、电流互感器、无功功率变送器、功率因数变送器和无功补偿控制中心等。
控制器串接于供电系统主回路，它由安装于供电系统主回路的电量变送器来实时采集 供电系统的电压、无功功率、功率因数等参数，并变换为标准信号量进入无功补偿控制中心，经运算、比较后，做出是否投入或切除电容器的判断。当无功功率控制器检测到功率因数低 于设定值、所需的无功功率大干补偿器的无功功率且供电系统 的电压低于额定电压时，自动投入补偿器；无功补偿装置的投切原则是 慢投快切，即当控制器检测到无功功率、功率 因数和系统电压满足投入条件时，控制器延时投入补偿器；当控制器检测到无功功率和功率 因数满足切除条件时，控制器快速切除补偿器，这样可以避免频繁 投切电容器和过补偿现象。
补偿器由防爆电容器、断路器、电流互感器、过压吸收装置、综合保护单元及二次电路 组成。煤矿综采工作面现有采煤机、乳化液泵、刮板机转载机、破碎机等大型设备，根据现场环境采取乳化液泵、喷雾泵在移变处就地补偿；刮板机、采煤机、破碎机、转载机在电气平台补偿的方案实施。经过安装无功补偿装置后，可以使移动变电站所带负荷的功率因数达到0.9以上。
结束语
无功补偿装置应用先进的微机测控技术，快速采集计算煤矿井下功率因数，达到最佳补偿效果；自动投切电容器采用真空断路器以防止电网冲击与抑制涌流；可降低无功损耗，减少电能浪费；提高功率因数，治理谐波，净化井下电网；提高供电系统的利用率，稳定电网电压，减少电气事故率，延长设备使用寿命。