王金柱1 郝建洪2 李天霞3（四川煤炭产业集团公司 617066）
摘要：针对矿区电网存在功率因数低、谐波电流污染电网、电压波动和闪变等电能质量问题，在攀煤集团公司35kV 太平变电站、大宝顶变电站、小宝顶变电站、巴东变电站加装高压动态无功补偿装置SVG，显著提高了功率因数，有效滤除谐波，抑制了电压波动和闪变，使得电网的供电质量得到了保证。
关键词：高压动态无功补偿SVG；攀煤电网；固定电容补偿
引言维护成本低，事故率低，电能质量较高，安全、可靠、低耗的SVG产品替代传统无功补偿装置在配电系统中大面积推广应用必将成为一种趋势。积极研究探索应用高压动态无功补偿SVG，能够提高煤矿供电系统的安全性、可靠性。
1、攀煤电网电能质量存在的主要问题：1.1 功率因素过低并联电容器由于其单组容量固定，不能对输出的容性无功功率进行调整。煤矿负荷属于波动性负荷，其无功功率的需求是随时变化的，固定电容器组的投入，就很容易出现在负荷轻载时容性无功倒送电网、抬高母线电压问题；而在重负荷时，容性无功又会出现补偿不足的情况，“过补”、“欠补”现象突出。
1.2 电压闪变日趋严重。
大型的井下设备在启动时，产生很大的冲击无功，引起母线电压的变动，同时引起电压闪变。而常规并联电容器不能根据负荷的变化实现无功的连续调节，因此，对于母线电压的波动和闪变是无法治理的。
1.3 高次谐波污染煤矿众多的负荷中，采用直流传动、变频装置的设备不在少数，这些设备的使用不仅消耗大量的无功功率，并且产生高次谐波污染电网。而对于并联补偿电容器组来说，其并不具备滤除谐波的功能，因此，对由于谐波导致的电能问题，诸如继电保护装置误动作、谐波过电流过电压、设备绝缘老化等，是不能够解决的。
2、技术路线及解决方案2.1．传统固定电容补偿与现代动态补偿SVG 的比较传统无功补偿装置存在的的谐波放大、功率因数无法有效提高、无法跟踪负载的快速变化等问题。
2.1.1 造成配电系统不能连续安全运营用户投资不能得到有效回报，用户产品成本增加及运营成本升高，生产效率降低或产能降低，用户能耗巨大等。
2.1.2 传统无功补偿装置投入配电系统会导致各种风险，如传统无功补偿装置严重放大系统谐波含量，导致其公共连接点谐波含量超标污染电网。
2.1.3 当网侧的背景谐波电压超标时，也会导致传统无功补偿装置电容器的使用寿命缩短。
3、太平变电站无功补偿FC+SVG 装置的方案实施经过多次谈论研究，公司采用静态+高压动态无功补偿装置FC（0.9Mvar）+SVG—C 0.9Mvar／10KV。目前安装投运的35KV 变电站有太平、大宝顶、小宝顶变电站，巴东变电站。
35KV 太平变电站以前采用固定电容器组在6kV 母线上进行无功补偿，电容器组的投切方式由值班员手动投切，不能满足实时调节电网无功功率的需求。
从现场实际运行的情况来看，电网在重负荷时存在“欠补”现象，在低负荷时存在着一些无功倒送，即“过补”现象。采用SVG 具有的容性无功、感性无功连续调节的能力，可以解决仅有电容器投切时的阶梯式无功补偿及无功倒送问题，实现无功功率的真正动态实时补偿。
3.1 太平变电站正常运行方式：35KV 母线分段运行，1 号主变和2 号主变分列运行，6KV 母线分段运行。太平负荷情况如表3太平负荷情况
3.2 安装SVG 补偿装置的效益分析该变电所的35kV 进线输电线路有二条，I 段进线格太线，长8km，有功功率1700KW，II 段进线花太线，长6.5km，有功功率3000KW，线路截面均为185mm2，钢芯铝绞线的电阻按0.40Ω／km 计算，补偿前（即旧变电站）电网的功率因数为cos￠1 =0.95，补偿前后电网的有功功率P 不变，补偿后（即新变电站）保证电网的功率因数在cos￠2=0.99，忽略输电线路的电抗损耗。通过计算，太平变电站全年节省电量：24 万KWH，节省电费：246233*0.76 元/KWH=187137 元。另外在大宝顶、小宝顶、巴东变电站也使用了此装置，四站全年共节能降耗产生经济效益117 万元，避免了罚款100 万元，间接产生经济效益217 万元，投入425 万元购置设备，二年收回投资。
4、项目创新点在补偿方案上有创新，采用了FC+SVG 组合方案，此方案优于单纯的SVG 补偿方案。主要表现在四个方面：4.1 SVG 的先进技术特性得到充分发挥。单独的SVG 方案只能对负载进行容性无功补偿，因为煤矿负载多为感性负载，这样就不能充分利用SVG 既能补偿容性又能补偿感性无功的先进技术优势和产品特性，而采用FC+SVG 组合方案，当感性负载减少，FC 出现“过补”时，这时SVG 就会发感性无功，避免此现象；4.2 为今后留下发展的空间。如果今后变电站感性负荷增加，当采用单独的SVG 补偿方案，如果要在此基础上增加补偿容量是不可能的，只能再购置一套SVG，那需要投入的资金和场地更多，当采用FC+SVG方案时，只在FC 上增加电容器就能满足补偿，费用和场地是相当节省；4.3 运行灵活、检修方便、检修费用较低、对电网进行不间断补偿。见上图4 所示，当采用FC+SVG 方案时，FC 或者SVG 出现故障时，互不影响运行，检修FC 或者SVG 时，不影响另一设备的运行，能实现对电网的不间断补偿，另外检修FC 的费用是很低的，因为它的配件和技术都较SVG 简单的多，大多情况只需更换电容器；4.4 投资更少，节省资金。用相同补偿容量来比较，采用单独的SVG 补偿方案，投资大，比采用FC+SVG 方案的投资多出至少一倍，因为FC 较简单，投入费用很低。
5、项目效益5.1 安全效益方面：由于SVG 的技术先进，在治理谐波和电压闪变等方面有突出的表现，供电可靠性提高，供电事故减少情况统计，见下表4
5.2 经济效益方面：节能降耗117 万元，间接217 万元，投入425万元，二年收回投资。
6．结语煤矿负荷属于极其重要的负荷，煤矿供电系统的安全性、稳定性尤为重中之重。本项目中，通过对太平煤矿35KV 变电所站母线电能质量及功率因数的分析研究，找出了主要存在的电能质量问题，并提出了一种先进的、有效的治理方案：加装动态无功补偿装置SVG，通过对SVG 实际的治理效果进行的测试分析，可以看出SVG 装置可以显著提高偿功率因数，能够有效的滤除谐波，并能够抑制电压波动和闪变。维护成本低，事故率低，电能质量较高，安全、可靠、低耗的SVG 产品替代传统无功补偿装置在配电系统中大面积推广应用必将成为一种趋势。
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论文作者:王金柱1 郝建洪2 李天霞3
论文发表刊物:《电力设备》第01期供稿
论文发表时间:2015/9/22
标签：变电站论文; 谐波论文; 电网论文; 太平论文; 装置论文; 负荷论文; 电容器论文; 《电力设备》第01期供稿论文;