【摘 要】本文结合煤矿井下供电系统的特征，介绍了电网无功补偿的原理及作用，并根据煤矿现使用情况实例，重点阐述了无功功率补偿装置的应用，实现了降低电耗，提高功率因素，达到矿井节能降耗、节能减排的要求。
　　【关键词】煤矿矿井；电力系统；无功补偿
　　1.井下供电系统的特征
　　①采区工作面环境恶劣。②井下电气设备起动频繁，负荷变化大。设备容易出现过载、电压不稳定，特别是采区综采机组大功率电动机，都是全压直接起动，起动时电流猛升到6～12倍额定电流值范围内，而电压瞬时降压，这种特点对并联补偿电容器设备内部保护提出了能够承受和限制的要求。③我国煤矿井下供电系统采用中性点不接地系统。煤矿井下采用中性点接地，目的是减少触电，电火灾和瓦斯煤尘爆炸的危险。电网一相接地，在变压器中性点接地系统中形成单相短路。
　　2.采用井下无功补偿的作用
　　随着现代化矿井快速发展，井下机械化程度不断提升，大功率电机的大量使用，各种感性负荷与地面电网供电电源之间必然循环着大量无功功率，造成井下供电质量恶化，同时无功损耗带来电能浪费严重。采用井下无功补偿后具有如下作用：
　　①提高功率因数。②提高供电系统的利用率，减少输配电损耗，节约电能。③稳定电网电压。④抑制谐波、净化电网。⑤减少电气事故率，延长设备使用寿命。
　　3.WBXJ系列矿用隔爆兼本质安全型无功补偿及谐波治理设备
　　WBXJ系列矿用隔爆兼本质安全型无功补偿及谐波治理设备适用于含有甲烷混合气体，具有爆炸危险的煤矿井下。在交流50Hz、額定电压3.3kV、1.14kV的供电电网中，能够快速、连续地提供容性和感性无功功率，实现动态无功补偿，特别适用于煤矿井下大功率电机集中使用、冲击性负荷频繁起动的电网末端，保障供电系统和用电设备稳定、高效运行。
　　3.1 构造分析
　　WBXJ系列矿用隔爆兼本质安全型无功补偿及谐波治理设备由以下部分组成：①WBLB/K无功补偿及有源滤波装置用矿用隔爆型电抗器（简称起动箱）。②WBLJ矿用隔爆兼本质安全型无功补偿及有
　　源滤波器（简称功率单元箱）。③WBB/K电容补偿装置用矿用隔爆型电抗器（简称电抗器箱）。④WBB电容补偿装置用矿用隔爆型电容器（简称电容器箱）。其中，起动箱和功率单元箱为一支路（简称SVG支路），电抗器箱和电容器箱为一支路(简称FC支路)，两支路并联后接入电网中，见图1。
　　3.2 技术参数
　　额定电压：3.3kV。
　　补偿容量：①SVG支路：-1200kvar（感性）～+1200kvar（容性）。②FC支路（容性）：600kvar。
　　4.WBXJ系列在煤矿的应用分析
　　4.1 样机运行情况
　　①试验时间：2011年7月运行至今。②试验负荷：后部机头、前部机头（700/350kW）。③试验环境：在含有甲烷和煤尘爆炸危险的场所，环境温度为35℃。
　　4.2 现场性能测试及分析
　　1）电网电压、电流试验。两种条件下的系统电压、电流数据见表1。
　　比较上表两种条件下的系统电压、电流数据可以得出：①未投SVG时，负荷启机，电压下降至2.51kV，电流达到156A。启动时电压电流突变的时间约为3.6s，启动全过程约为40s。②投入SVG后，负荷启机时，电压最低也高于2.76kV，电流低于140A。启动时电压电流突变的时间约1.9s，启动全过程约30s。电机启动时间明显缩短，启动压降变小，启动电流降低。
　　2）谐波测试。两种条件下的系统母线的谐波数据见表2。
　　比较上表两种条件下的谐波可以得出：①未投SVG时，谐波电压小于1%；谐波电流小于40A。②投入SVG后，谐波电压小于6%；谐波电流小于30A。
　　3）功率因数。两种条件下的系统母线的功率因数数据见表3。
　　比较上表两种条件下的功率因数可以得出：①未投SVG时，功率因数约0.78。②投入SVG后，功率因数不低于0.96。
　　4）无功功率。两种条件下的系统母线的无功功率数据见表4。
　　比较上表两种条件下的无功功率可以得出：①未投SVG时，运行时无功功率约213kvar。②投入SVG后，运行时无功功率约20kvar。
　　5.结语
　　文章针对目前井下电网和用电设备产生大量的无功功率，提出采用无功功率补偿装置，实现了从感性到容性的连续、平滑、动态、快速的无功功率补偿，响应时间快，可快速跟踪负荷变化，增加了用电设备和输配电设备的使用寿命。在社会和经济效益方面，该系统的投运，经济效益明显，并大大减轻了员工的劳动强度，极大地提高了系统运行的安全性。