摘要：本文具体介绍了无功补偿装置在煤矿的应用情况，介绍了长距离掘进工作面中长距离供电存在的问题和一般解决办法。并进行现场应用，实践表明在长距离供电中无功补偿装置能够补偿无功功率，有效改善电网电能质量，提高末端电压，减少变压器、电缆和电费支出。
关键词：无功补偿装置；长距离供电；电能质量
1 应用无功补偿装置的必要性
随着矿井科技进步，采掘设备的重型化、大型化，顺槽长度的不断增加已成为发展的必然趋势。掘进机的装机容量在不断增加，大功率掘进机的的启停对电网产生很大的冲击，造成电网电压瞬时跌落，功率因数下降、输电损耗增加。而掘进机端电压的降低，引起电机输出转动力矩减小，设备出力不足，电机处于过流过热状态，使电机老化，故障率增加。尤其在掘进距离较长时，尤为明显，甚至电机都无法启动。
面对这种情况，我们常用措施就是换用更大容量的变压器和大截面电缆，或者直接并联电缆使用，增加了设备投资，增加了故障环节。
为此，我们在井下进行无功补偿装置应用试验，取得较好的效果。
2 无功补偿装置介绍
WBB-540/1140、WBB-270/660矿用隔爆型动态无功补偿装置是用于煤矿井下低压1140V、660V供电系统进行无功功率自动补偿的专用设备。该设备可与煤矿井下供电系统中容量为1250KVA以下的移动变电站或干式变压器并联使用，对井下综采机组移动变电站集中补偿，也可以用于采煤、掘进、开拓、运输等系统供电变压器二次侧单独补偿。
该装置的主要功能是：实时跟踪井下供电系统的电气参数，根据设定目标自动投切补偿之路，补偿无功功率，并治理谐波污染，有效改善电网电能质量，达到节能降耗的目的。
主要技术指标
3 具体方案
通过对井下供电系统和主要用电地点的分析，我们初步选择十采区配电点进行应用试验。该配电点设置在十采区第一第二探煤巷3号联络巷处，安装2台630kVA变压器，分别供10310轨顺、10301运顺两个掘进头供电。上级变电所为南翼5号变电所，自该变电所到配电点距离约1600m，配电到最远掘进迎头约800m，后期超过1500m。
1、660V负荷
该地点安装有一台630kVA变压器（660V），主要带10310轨顺、10301运顺两个掘进头及两探煤巷沿线部分负荷。经统计，该变压器所带同时运行负荷约：
Q1=200.5+278=478.5kW
2、1140V负荷
该地点安装有一台630kVA变压器（1140-V），主要带10310轨顺、10301运顺两个掘进头掘进机负荷。经统计，该变压器所带同时运行负荷约：
Q2=254.5+359.5=614kW
4 功率因数
初步测算该地点供电系统功率因数为0.65，调整目标为0.95。
1效益分析
（一）节约电费情况
1．660V无功补偿装置应用
660V总负荷478.5 kW，平均功率因数0.65，负荷率0.7，年工作时间340×18—6120 h，基本电价为28元/KVA，电度电价为0.62元/KWh。在移变二次侧并联电容器组采用无功补偿后．系统平均功率因素达到0.95，补偿前后节约费用计算。
设备投入：Q =α×P×（tanφ1—tanφ2）
=0.7×478.5×0.84
=281 kvar
式中：Q — 所需补偿的总无功功率，kvar；
α— 平均负荷系数；
P — 用户最大负荷，kW；
tanφ1—补偿前平均功率因数角
tanφ2—补偿后平均功率因数角
（1）线路损耗补偿前电流：（478.5×0.7）／（
×0.66×0.65）=450.8 A
折算到6 kV系统：450.8／9=50A
补偿后电流：（478.5×0.7）／（
×0.66×0.95）=308.4 A
折算到6 kV系统：308.4／9=34A
每小时每公里降低功率损耗
△P线=3×（502-342）×0.277=1.116kW
全年节省线路损耗电费6120×1.116×1.6×0.62=0.87万元
（0.277 Ω／km为3*70mm²高压电缆每千米电阻值）
（2）电费节省
由我国工业用电计费方法：
功率因数调整电费=（基本电费+电度电费）×（±）功率因数调整电费月增减率%
（630×28×12+478.5×0.7×0.62×6120）×15.75%=23.35万
以0.9为标准值的功率因数调整
2、1140V无功补偿装置的应用
1140V总负荷614 kW，平均功率因数0.65，负荷率0.7，年工作时间340×18—6120 h，基本电价为28元/KVA，电度电价为0.8元/KWh。在移变二次侧并联电容器组采用无功补偿后．系统平均功率因素达到0.95，补偿前后节约费用计算。
设备投入：Q =α×P×（tanφ1—tanφ2）
=0.7×614×0.84
=361 kvar
式中：Q — 所需补偿的总无功功率，kvar；
α— 平均负荷系数；
P — 用户最大负荷，kW；
tanφ1—补偿前平均功率因数角
tanφ2—补偿后平均功率因数角
（1）线路损耗补偿前电流：（614×0.7）／（
×1.14×0.65）=335 A
折算到6 kV系统：335／5=67A
补偿后电流：（614×0.7）／（
×1.14×0.95）=230 A
折算到6 kV系统：230／5=46A
每小时每公里降低功率损耗
△P线=3×（672-462）×0.277=1.97kW
全年节省线路损耗电费6120×1.97×1.6×0.62=1.54万元
（0.277 Ω／km为3*7070mm²高压电缆每千米电阻值）
（2）电费节省
由我国工业用电计费方法：
功率因数调整电费=（基本电费+电度电费）×（±）功率因数调整电费月增减率%
（630×28×12+614×0.7×0.62×6120）×15.75%=29.2万
综上所述，通过安装两台无功补偿装置可以减少电费支出：0.87+23.35+1.54+29.2=54.97万元
（二）、节约电缆使用量
降低电压损压，改善电能质量，有效减少负荷电压损失，提高传输距离10%以上。从而可以减少70mm2低压电缆使用量约3000m以上。
参考文献：
[1]翁双安.供配电工程设计指导，ISBN 978-7-111-23432-6
[2]林玉歧.工厂供电技术，ISBN 7-5025-4035-0
作者简介：赵德方（1977-），男，山东肥城，高级工程师，2000年毕业于山东科技大学机械电子工程专业，现于兖州煤业鄂尔多斯能化有限公司机电管理部工作。
论文作者:赵德方
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/29
标签：功率因数论文; 电费论文; 负荷论文; 装置论文; 变压器论文; 井下论文; 供电系统论文; 《基层建设》2019年第16期论文;