山西潞安煤礦電壓調節(jié)型無功補償裝置
一,、項目概況
潞安煤焦集團王莊煤礦各生產礦井用電設備主要是通風,、排水,、提升,、膠帶運輸和采掘機械，絕大部分為感性負荷,，單機功率大,。隨著礦井生產系統(tǒng)的不斷延伸，供電距離不斷延長,。由于受現(xiàn)場使用條件的限制．大功率用電設備不能采取無功就地補償方式,，供電系統(tǒng)自然功率因數(shù)低。潞安煤焦集團地面變電所全部采取集中無功補償?shù)姆绞剑?5kV母線上各裝一組容量相等,、均衡配置的電容器組．人工手動整組投切電容器,，不能根據(jù)系統(tǒng)用電負荷波動、無功補償需求,、功率因數(shù)和系統(tǒng)電壓的變化適時調整供電系統(tǒng)的無功補償容量．無法滿足調節(jié)系統(tǒng)電壓和保持功率因數(shù)的要求。國家實行分時電價結算政策后．各生產礦井為了減少電費支出,。采取了早班整修,、夜班滿負荷生產的措施,，除通風機外。排水,、提升,、膠帶運輸?shù)戎饕蠊β视秒娫O備都集中在夜班(電網谷期)運行。由于白天電網峰期用電負荷小,，夜間電網谷期用電負荷大,，造成供電系統(tǒng)電壓波動較大．甚至超出允許范圍，曾出現(xiàn)系統(tǒng)過電壓,。造成部分高,、低壓開關控制元件燒壞，甚至部分用電設備無法正常運行,。同時,，由于王莊煤礦變電站規(guī)劃時間早，空間有限,，對于35kV分組電容器自動補償無法滿足占地要求,。
二、選型分析
根據(jù)潞安焦煤集團王莊變電站的用電情況及分析,，我們提出了使用我公司KVQC電壓調節(jié)型無功補償裝置的方案,，根據(jù)電壓調節(jié)型無功補償方式的特點，可得出此補償方式為最佳補償方案：
1,、裝置電容器固定接入,，不采用投切電容方式調節(jié)無功，避免了電容投切瞬間的沖擊,，而是根據(jù)Q=2πfCU2改變電容器端電壓來調節(jié)無功輸出,，滿足系統(tǒng)無功出力要求；
2,、可實現(xiàn)多達9級或16級無功調節(jié),，調節(jié)階梯小,；
3,、無功在調節(jié)過程中無過電壓產生，可以保證電容器安全,，延長其使用壽命
4,、可采用電容器低電壓接入，有效降低電容器合閘涌流對系統(tǒng)及電容器本身的沖擊
5,、調壓過程電容器并未脫離電網,，無充放電過程，故無調節(jié)延時,，可實現(xiàn)適時調節(jié)
6,、裝置輔助損耗小,，僅為電容器容量的2‰左右
7、占地空間較相同級數(shù)的電容器分組投切方式的占地空間小50%以上
三,、技術原理
3.1 系統(tǒng)結構
KVQC系統(tǒng)組成示意圖
1. 隔離開關2.有載調壓變壓器3.避雷器4.熔斷器5.放電線圈6.串聯(lián)電抗器（可選）7.高壓并聯(lián)電容器
如上面原理圖所示,，系統(tǒng)主要組成部分有：
1)控制器：KWWB-3000型高壓無功補償控制器
2)調壓裝置：自耦變壓器，有載調壓分接開關,，電動執(zhí)行機構,，檔位控制器
3)電容器組：高壓并聯(lián)電容器，串聯(lián)電抗器,，放電線圈,，熔斷器，避雷器
4)開關：使用隔離開關,，或斷路器配和隔離開關
5)控制柜：儀表,、指示燈、繼電器,、轉換開關等
3.2 功能特點
a,、使用新型電壓無功補償原理。
b,、電壓無功補償與電容器保護一體化,。
c、多種補償控制方案,，適用于不同接線形式,補償控制與接線和運行方式的自適應,。
d、控制器工作的穩(wěn)定性及可靠性較高,。
e,、采用圖形液晶，全中文顯示菜單式人機交互,；可實時顯示各種運行狀態(tài)及數(shù)據(jù),，信息詳細直觀，操作,、調試方便,。
f、可獨立整定系統(tǒng)定值,，定值區(qū)切換安全方便,。
g、通信規(guī)約采用IEC-60870-5-103規(guī)約或MODBUS規(guī)約可選,，設有雙RS-485通信接口,；組網經濟、方便，可直接與微機監(jiān)控或保護管理機聯(lián)網通訊,。
h,、具有錄波功能,，裝置記錄保護跳閘前4周波,，跳閘后6周波（每周波24點）的采樣數(shù)據(jù)，保護跳閘后上送變電站自動化主站,，也可以通過故障分析軟件進行故障分析,。
i、保護方式可以按照保護配置,，出口設置方便靈活,。
3.3 控制原理
電壓無功綜合控制原理按系統(tǒng)電壓無功構成的九區(qū)圖進行控制，電壓上,、下限可按GB12325-1990標準整定,，以10kV為例，系統(tǒng)上限可為10.7kV,，下限為9.3kV,；無功以功率因數(shù)為判據(jù)，按要求110kV變電站COSΦ應不低于0.95,，可為下限,，上限為0.98，以不向系統(tǒng)倒無功為準,。無功（COSΦ）九區(qū)圖如下圖所示：
1,、2、3,、4,、5、6,、7,、8區(qū)為調節(jié)區(qū)，9區(qū)為運行區(qū),。
電壓無功控制九區(qū)圖
1區(qū)時：U<下限9.3kV,，COSΦ<下限0.9，無功延時時間到,，調節(jié)電壓調節(jié)器,，增大電容器無功出力，即COSΦ上升,；若調節(jié)后有一項仍不滿足要求,，以“調第二項T”為延時調主變分接頭，升電壓,。
2區(qū)時：U滿足要求：COSΦ<下限0.9,；升無功延時時間到,，調節(jié)電壓調節(jié)器，升無功,，此時主變分接頭不動作,。
3區(qū)時：U>10.7 kV，COSΦ<下限0.9,；降電壓延時時間到,，調主變分接頭，減小電壓,，若調節(jié)后有一項仍不滿足要求,，以“調第二項T”為延時調電壓調節(jié)器，升無功,。
4區(qū)時：U>10.7 kV,， COSΦ滿足要求；降電壓延時時間到,，調主變分接頭,，減小電壓，此時電壓調節(jié)器不動作,。
5區(qū)時：U>10.7kV,，COSΦ>上限0.98時，降無功延時時間到,，調節(jié)電壓調節(jié)器,，減小無功，調節(jié)后有一項仍不滿足要求,，以“調節(jié)二項T”為延時調主變分接頭,，降電壓。
6區(qū)時：U滿足要求：COSΦ>上限0.98時,；降無功延時時間到,，調節(jié)電壓調節(jié)器，減小無功出力,，此時主變分接頭不動作,。
7區(qū)時：U <下限9.3kV,COSΦ>上限0.98；降無功延時時間到,，調節(jié)電壓調節(jié)器,，減小電容器無功出力，若調節(jié)后有一項仍不滿足要求,，則以“調節(jié)二項T”為延時調節(jié)主變分接頭,，升電壓。
8區(qū)時：U<下限9.3kV，COSΦ滿足要求,，升電壓延時時間到,，先調節(jié)主變分接頭，升電壓,。若調節(jié)后有一項仍不滿足要求,，以“調第二項T”為延時調電壓調節(jié)器，強行增加無功,。
控制器調節(jié)原則：保證供電電壓在允許的變動（整定值）范圍內的前提下,，充分調節(jié)控制無功補償控制器，實現(xiàn)電網無功功率就地平衡,。
四、應用效果分析
4.1 投運時間：2008年6月
4.2 供電電壓質量提高
王莊煤礦在電壓調節(jié)式高壓無功自動補償技術應用前,。35kV供電系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定,。早班用電低谷期電壓最高達到39.2 kV．多次造成井下使用的某品牌低壓開關電源模塊燒壞。拉切原有固定投入的分組電容器,，35kV供電系統(tǒng)電壓稍有下降,，但系統(tǒng)電壓仍然偏高，影響供電系統(tǒng)安全和設備安全運行,。該技術應用后．35kV供電系統(tǒng)電壓一直穩(wěn)定在35.8-36.7 kV之間．系統(tǒng)電壓非常穩(wěn)定,。未再出現(xiàn)過電壓燒壞低壓開關電源模塊現(xiàn)象。我司KVQC電壓調節(jié)式高壓無功自動補償技術后．35kV供電系統(tǒng)電壓得到了明顯改善,，未出現(xiàn)供電系統(tǒng)過,、欠電壓現(xiàn)象。
4.3 功率因數(shù)提高
王莊煤礦在應用KVQC電壓調節(jié)型高壓無功自動補償技術前．系統(tǒng)功率因數(shù)最低時只能達到0.8．高時達到0.92,。電壓調節(jié)型高壓無功自動補償技術應用后,，35kV供電系統(tǒng)功率因數(shù)早班用電低谷期達到0.98．夜班用電高峰期達到0.92以上。平均功率因數(shù)達到0.95以上,。王莊煤礦35kV供電系統(tǒng)的平均功率因數(shù)由原來的0.86提高到現(xiàn)在的0.95,。
4.4 節(jié)電效益明顯
王莊煤礦110 kV變電所應用電壓調節(jié)型高壓無功自動補償技術后．一年可節(jié)電200萬kwh，節(jié)約電費支出113.2萬元,，技改投資一年即可收回,，達到了預期效果。
附圖：
