东滩煤矿供电系统无功补偿问题的分析与研究.pdf

1252018 年第 3 期 收稿日期 2017-12-03 作者简介 王德强（1983-），男，汉族，山东省新泰市人，学士 学位，工程师，现任兖矿集团东滩煤矿运转工区书记，工作后一 直从事煤矿机电技术管理工作。 东滩煤矿供电系统无功补偿问题的分析与研究 王德强 （兖州煤业股份有限公司东滩煤矿，山东 邹城 273500） 摘 要 针对东滩煤矿供电系统无功补偿存在的问题，通过检测与研究分析，找出了无功补偿存在的主要问题，并采取 了相应的解决办法。 关键词 煤矿 无功补偿 分析 中图分类号 TM714.3 文献标识码 B doi10.3969/j.issn.1005-2801.2018.03.051 Analysis and Research on Reactive Power Compensation for Power Supply System in Dongtan Coal Mine Wang De-qiang Dongtan Coal Mine,Yankuang group Co,LTD., Shandong Zoucheng 273500 AbstractAiming at the reactive power compensation for power supply system in Dongtan Coal Mine, the paper finds out the main problems of reactive power compensation by testing and analysis,, and the corresponding solutions are put forward. Key wordscoal mine reactive power compensation analysis 1 引言 东滩煤矿 35kV 变电所是矿井的供电枢纽，以 两回 35kV 级 LGJ － 240 架空线路供电，分别引自 上级罗厂变电所两段母线。矿内设有一座装机容量 42000kW 的东滩电厂，东滩电厂 1、2联络线通 过 YJV22-26/35kV-3300 电缆经东滩煤矿 35kV 变 电所 35kV 母线并网发电。35kV 变电所另有 1 路 35kV 级馈电线路供铁东变电所。 35kV 变电所 35kV 母线为单母线分段供电方 式，采用 12 台室内 35kV 级 8DA10 型 SF6 充气柜。 6kV 母线采用单母线分两段供电方式，采用 62 台 NXAirS型6kV真空开关柜。 上述设备均可远程遥控。 35kV 变 电 所 现 有 SFFZ9 － 35/6.3kV 双 分 裂 绕 组 变 压 器 共 三 台，2 台 20000kVA、1 台 16000kVA。正常时二台投入运行。 35kV 变电所有 6kV 级主井谐波装置 2 套、 SVC 装置 2 套，上述设备的投运改善了矿井供电质 量、提高了矿井供电能力。 正常情况下，矿井供电系统和铁东变电所的主 要用电量来自东滩电厂。当电厂发电功率不能满足 矿井和铁东变电所用电负荷时，矿井供电系统自济 宁电网下载有功功率；当电厂发电功率大于矿井和 铁东变电所的用电负荷时，剩余电量送至电网。同 时，电网对矿井用电无功功率还起到平衡调节作用。 变电所主要地面负载有主井提升机（直流 22935kW）、副提升机（直流 21700kW）、压 风机、风井通风机、选煤厂以及办公区和生活区生 活用电等。其中主井提升机运行时的无功分量较高， 单台无功分量为 6M、短时峰值为 7M；副井提升机 运行时无功分量 0.7M，短时峰值 1M。 现有无功补偿装置实测运行总功率为-9200kvar， 其中H3-4000kvar、H5H7-3000kvar（装于主井）、 H11-2200kvar。 2 实际运行情况的检测与分析 2.1 6kV Ⅰ段母线无功及功率因数检测与分析 系统电压 5.896.26kV，负荷电流 7001400A。 随着主井提升机的运行，系统电流、电压有较大的 周期性波动。电压的波动幅值 300V 左右，电流的 波动幅值 520A 左右，波动周期 1.5min 左右。 1262018 年第 3 期 图 1 Ⅰ段母线电压与电流曲线图 图 2 Ⅰ段母线无功功率及功率因数曲线图局部放大 2.2 6kV Ⅱ段母线无功及功率因数检测与分析 系 统 电 压 5.966.28kV， 系 统 负 荷 电 流 6401120A。与Ⅰ段母线情况一样，Ⅱ段母线也存 在周期性波动。电压的波动幅值 350V 左右，电流 的波动幅值 550A 左右，波动周期 1.5min 左右，对 系统的稳定运行有一定的不利影响。 图 3 Ⅱ段母线电压及工作电流曲线图 图 4 Ⅱ段母线无功功率及功率因数 无功功率的波动范围 -1.86.5Mvar，功率因数 波动范围 0.851。由于系统内补偿装置的容量相对 不足，加之 TCR 的跟随特性较差，Ⅱ段母线存在 间歇性欠补和过补，过补容量在 1.8M 左右，对系 统的安全运行有不利影响。 2.3 35kV 侧有功、无功和功率因数检测与分析 （1）电厂 1联络线。有功功率15.616.3MW， 无功功率46Mvar，功率因数0.930.97，各项参数 比较稳定。 （2）电厂 2联络线。有功功率16.917MW， 无功功率4.67.6Mvar，功率因数0.90.96，各项参 数比较稳定。 （3）铁东线。有功功率9.39.5MW，无功功 率3.94Mvar，功率因数0.920.93，各项参数 比较稳定。 （4）井下检修时段东滩Ⅱ线。向系统反送有 功功率 1214MW，无功功率 5Mvar，功率因数 0.920.94，各项参数比较稳定。 （5）井下生产时段东滩Ⅱ线。随主井提升机 的工作，反送电网有功功率在 18MW 之间波动， 随着有功功率的波动， 功率因数在0.10.8之间波动。 无功功率波动范围为 47Mvar，波动量相对较小。 3 系统存在的主要问题 根据检测结果，结合东滩煤矿供电系统现有状 况，分析得出系统存在的主要问题如下 （1）由于主井提升机运行时的无功功率较大 （约有 6M，短时峰值为 7M），当主井提升机运行 时，现有补偿装置总容量不足，造成主变压器负荷 功率因数在 0.821 之间频繁周期性波动。由于波动 周期较短，变电所监控屏上显示系统功率因数接近 1，其数值不真实，实际存在间歇性欠补和过补。 （2）6kV 系统电压频繁周期性波动，波动幅 值 350V 左右，波动周期 1.5s 左右。不利于系统的 安全稳定运行，可能影响系统内用电设备的效率。 （3）现有的 SVC 系统服务年限长，设备老化。 尤其是 6kV Ⅱ段母线上的 SVC 跟随性能较差，随着 主井提升机的间歇运行，Ⅱ段母线出现约 2M 的间 歇性过补偿，对系统的安全稳定运行不利。 （4）由于矿井有功功率波动较大，有功功率 又主要来自电厂，流经东滩Ⅱ线的有功分量很小， 有时甚至为零， 造成该线路上的功率因数在0.1～0.8 之间波动，距电力部门要求的平均功率因数达到 0.9 以上的考核标准相差甚远。 （5）现有的无功补偿系统的调整检测点在主 变压器的 6kV 侧，而 35kV 侧又有转供铁东变电所 的 1 路线路和东滩电厂的 2 路并网线路，现有补偿 系统无法实现对计量考核点处的功率因数调节。 4 解决办法 由于东滩 35kV 变电所进、出线路较多，加之 主井提升机运行时产生的无功功率高，对系统的无 （下转第131页） 1312018 年第 3 期 纤通信环网、监控通讯分站和计算机系统进行信息 的采集、存储和处理，从而进一步实现云岗矿全网 供电系统的短路保护功能。 图 1 云岗矿光纤纵差保护装置的系统组成图 3.4 提高技术人员技术和加强维修保养管理 云岗矿加强了供电系统技术人员的水平培训， 提高他们的理论知识和实践动手能力。对于重要专 业设备的维修和管理，审查了技术人员的上岗资质 证书。短路故障的另一重要的保护措施主要是加强 电气设备的日常维修和保养。采取严格的制度来对 维修和保养工作进行规范，另外还制定了相应的监 督机制和奖惩机制，管理人员要时常进入到维修现 场进行检查和监督，对于存在的问题及时进行纠正。 另外对于维修的具体情况，要进行奖惩，保障制度 的完善，激发维修人员的积极性和责任心。加强维 修和管理可以降低因电气设备质量问题以及相应的 维修管理不到位问题导致的短路故障。 4 结语 以同煤集团云冈煤矿低压供电系统为研究对 象，对云冈矿供电系统的现状及低压配电系统的接 线方法进行了分析，总结了其短路故障出现的原因。 针对云冈矿的具体情况提出了短路保护的具体措 施，有效地保障了云冈矿开采设备的正常工作，希 望能为同类型的低电压系统的短路故障保护问题提 供参考。 【参考书目】 ［1］ 张瑞霆 , 谷建亮 . 煤矿井下低压供电系统及保护 措施 [J]. 机械研究与应用 ,201705161-162. ［2］ 李猛 . 煤矿井下供电短路保护措施 [J]. 机械管理 开发 ,2017,3209190-191. ［3］ 刘鹏 . 探讨煤矿井下机电三大保护 [J]. 山东煤炭 科技 ,201502116-117119. ［4］ 郇郭建 . 针对煤矿井下低压供电系统的保护 [J]. 能源与节能 ,20141250-5183. ［5］ 孙立辉 . 煤矿井下低压供电漏电监控系统的设计 [J]. 煤矿机械 ,2014,3509175-177. 电系统无功补偿存在的问题。 【参考书目】 ［1］ 王兆安 , 刘进军 , 王跃 . 谐波抑制和无功功率补偿 [M]. 北京 机械工业出版社 ,1998. ［2］ 凌志斌 , 邓超平 , 郑益慧 , 等 . 新型连续无功调节 控制器的研制 [J]. 电气应用 ,2003848-51. ［3］ 浣喜明 , 姚为正 . 电力电子技术 [M]. 高等教育出 版社 ,2004. ［4］ 张红 . 热管技术及其工程应用 [M]. 化学工业出版 社 ,2000. 功平衡冲击大，综合考虑各方面的因素，东滩煤矿 采用 2 套 6kV/6M 的 SVG 无功补偿设备，以稳定 6kV 母线电压和提高功率因数为控制目标运行。当 检测到主变压器 35kV 侧的功率因数较低时，需将 6KV Ⅱ段 SVG 转为以 35kV 侧功率因数为控制目标 运行，以提高 35kV 并网侧的功率因数，同时单台 SVG 无功补偿设备在以 35kV 侧的功率因数为调节 目标运行时，也将兼顾 6kV 侧的电网电压。通过上 述控制策略的实施和应用，基本解决了东滩煤矿供 （上接第126页） ［3］ 田成金 . 工作面泵站自动控制系统的研究与实现 [J]. 煤矿开采 ,2011,160183-85. ［4］ 艾井石 . 锦界煤矿 31111 综采工作面集中控制系 统的应用 [J]. 陕西煤炭 ,2017,360265-68. ［5］ 何勇华 . 综采自动化控制系统在新元煤矿的应用 [J]. 中国煤炭 ,20140975-7788. 益、安全效益。 【参考书目】 ［1］ 孙丙科 , 何勇华 . 综采工作面自动化控制系统设 计与应用 [J]. 工矿自动化 ,20140184-86. ［2］ 杨德龙 . 综采工作面自动化控制系统在煤矿的应 用 [J]. 山东工业技术 ,20151177-78. （上接第128页）