【关联词】：节能 功率因数 电容补偿 技术方案比较
【摘要】：节能，这是国家的重大决策。随着煤矿的发展，煤矿技术装备越来越大，运行状况越来越复杂化，而功率因数一般都仅在0.8以下，达不到大于0.9以上的要求。沿革和套用传统的电容补偿方式、遇到了挑战。本文对目前国内电容补偿的诸多技术方案进行比较分析。提出了应用于煤矿的电容补偿的关键问题是：电容器的无功出力必须与负荷变化相匹配的观点。
一、概述
煤矿工业的电气负荷的特点是：
1、随着采煤技术的发展，采掘设备配置的单机容量越来越大大，例如：大功率的采掘设备、提升运输设备、排水设备、抽放设备、压风设备，这类设备的启动电流很大，启动频繁，启动时间长，冲击负荷大，冲击次数频繁。特别是煤矿的通风等抽放设备，主、副井的铰车采用交-交变频调速设备或直流调速设备。上述设备均属重负载、高转矩的直接启动，无功冲击较大，电压闪变严重，并伴随大量整数倍和非整数倍的谐波电流产生，功率因数低。
2、单机小负荷机组群。例如：选煤厂，综采、机采工作面。其特点是：非生产班次的负荷几乎为零，生产班次的负荷，在1～3分钟内就要求达到最大负荷，特别是选煤厂类。
因此煤矿的电气负荷变化很大，平均负荷/最大负荷仅为0.3～0.7，最大负荷/最低负荷为3～8倍。短路（容量）电流大，是工作负荷（容量）电流的7.8～18倍左右。运行环境恶劣，停电时间受到《煤矿安全规程》的严格限制。给电网的供用电造成如下问题：
1.1 无功冲击产生的不良影响
1) 使供电母线的电压产生波动，降低机电设备的运行效率。供电母线电压产生波动时，将使用户的异步电机类负荷转矩随之变化，输入负荷的有功功率下降，影响生产和设备的出力。
2) 特别是变蘋设备的率与电压平方成正比，当电压降低时，大大降低了设备的效率，生产效率下降，同时增加成本。
3) 快速无功冲击引起母线电压剧烈波动，严重时影响自动化装置的正常工作，闪变将造成设备的二次启动，产生比正常运行大十几倍的电流，危及人身及设备安全。
1.2 低功率因数将导致如下不良影响
1）根据《电力系统电压和无功电力技术导则》的规定，高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数应大于0.9以上，否则，用户将遭受低功率因数罚款，直接影响企业的经济效益。
2）低功率因数负载从系统吸收大量无功功率，增加了线损和变压器的损耗。
3）由于供电变压器同时通过有功功率和大量的无功功率，降低了变压器的供电能力。
低功率因数运行的电网，增加了系统的有功功率、无功功率，增加了供用电成本。直接影响企业的经济效益。
1.3 谐波电流对电气设备的危害，
1) 谐波对旋转电机的影响谐波对旋转电机的主要影响是产生附加损耗，其
次产生机械振动，噪声和谐波过电压。
2) 谐波对供电变压器的影响谐波对供电变压器的影响主要是产生附加损耗，温升增加，出力下降影响绝缘寿命。
3) 谐波对变流装置的影响交流电压畸变可能引起不可逆变流设备控制角的时间间隔不等，并通过正反馈而放大系统的电压畸变，使变流器工作不稳定，而对逆变器则可能发生换流失败而无法工作，甚至损坏变流设备。
4) 谐波对电缆及并联电容器的影响，当产生谐波放大时，并联电容器，
将因过电流及过电压而损坏，严重时将危及整个供电系统的安全运行。
5) 谐波对通信产生干扰，使电度计量产生误差。
6) 谐波对继电保护自动装置和计算机等也将产生不良影响。
谐波及无功冲击导致的电压波动。严重影响用户本身及电网用电设备的安全运行，降低了供电电网的电能质量。特别是电压波动超标，引起供电系统电能质量的变化将会对其他动力负荷产生严重影响，甚至造成其不能正常工作。必须按电能质量有关标准的规定，应采取综合治理措施。