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摘要:在煤矿电气工程运行过程中,各类电气设备的工作能耗非常高,直接影响到了煤矿开采的整体经济效益。为了有效降低电气工程运行时的能耗,引进无功补偿技术对煤矿电气工程进行全面改造升级,提高煤矿电气工程运行的安全性、稳定性、可靠性与经济性。本文就无功补偿技术在煤矿电气工程中的应用进行深入研究分析。
关键词:煤矿电气工程;电气设备运行;无功补偿技术
引言:
在煤矿开采工作进行时,煤矿电气工程的安全运行发挥了非常重要作用。为了保证煤矿电气工程的整体运行质量与安全,需要对连接电网进行研究分析。因为电网的连接系统包含了有功电源系统与无功电源系统。通过合理的应用无功补偿技术可以提高煤矿开采的效率与质量安全。
一、煤矿电气工程
在煤矿电气工程连接电网系统运行时,通过对相关电气设备的工况进行研究分析可知,电气设备的功率系数,直接影响到了电源输入的电功率,由此可以判读设备的电能损耗。一般情况下电气设备的功率系数越大,则说明利用设备的电功率利用效率越高,保证了电气设备运行的质量与安全。
基于煤矿企业各项工作开展的特殊性,分析了电气设备的功率损耗,为了保障电能使用的效率。在对煤矿企业的电气设备进行升级改造时,需要合理引进无功补偿技术,以提供电气设备的功率输出效率,提高电气设备的运行质量与安全,保证煤矿开采工作的安全性与经济性[1]。
无功补偿技术
在煤矿电气工程引进无功补偿技术时,需要对该技术的应用优势与不足进行分析,以保障在电气工程中可以充分发挥出该技术优势,提高电气设备的整体运行效率。一般情况下无功补偿技术,主要是利用该技术与电气工程当中的电容器组、变压器进行连接,通过对电气设备的电容器组与电网变压器进行合理调节优化,以充分发挥出无功补偿技术的优势。
通过对实际应用效果进行分析可知,在电气设备系统的网络元件与负载等运行状态下,无功功率可以从其网络中获得相关功率。此时无功补偿技术则可以发挥出一定作用,在电气设备产生无功功率的具体位置,进行无功功率的补偿。通过无功补偿的处理,有效的提高了设备的有用功率,保障了设备运行的质量与效率。
例如,在煤矿电气工程运行当中,TSC晶闸管投切电容器,在电气设备运行管理工作中发挥出了非常重要的作用。该电容器主要应用于电气系统的低压范围,保证了低压电网系统运行的质量与安全。
在TSC晶体管电容器运行时,可以基于煤矿电气系统的运行标准,将其电容器划分为N个小组,在不同小组运行过程中,则可以将晶闸管快速的切换到相关工况下,以保证无功补偿技术可以充分发挥作用。
在电气工程的电网需求指导下,基于电气设备的无功功率补偿,可以快速动态的切换出多个电容器组。TSC电容器该过程,主要是表现了无功补偿器的阶梯式回调,以充分发挥出无功补偿器的应用工作价值。在阶梯式回调处理下,相关系统设备电容器可以对电气设备的无功功率进行一定吸收。在无功功率被吸收之后,即使无功补偿技术没有及时的发挥出调节作用,在电气设备运行过程中同样不会产生相应的谐波,不会造成电功率的损耗,保证了煤矿企业电气工程运行的质量与效率[2]。
三、无功补偿技术的应用研究
(一)基本原理
在TSC电容器组运行时,当两个反并联的晶闸管进行同时运行时,可以基于电气设备的实际运行情况,将电网中的电容器快速切断,确保电容器并网的安全性与可靠性。在TSC设备运行过程中,串联电路中的电感具有较小的电感值,不会对电气系统的运行造成较大影响,因此可以忽略不计。
在电容器投入煤矿电气系统当中后,进入电气系统的电容器会对整个电路的电流产生一定的抑制作用,避免相关电气设备产生较大的无功功率,进而产生系统谐波,直接影响到电网运行的安全,降低了煤矿电气工程运行的安全性。
当电容器投入电网系统后,TSC电容器的电压与电流都产生了一定变化,对于该变化数据进行线性分析,则可以分析出电容器对设备的实际影响,以便后续技术人员设计相应的处理技术方案。一般情况下,为了保证电容器投入运行的质量与安全,需要对电容器进行科学分组,以保障TSC晶闸管可以有序切换,可以在切换过程中有效吸收电气设备产生的无功功率,即动态无功补偿器,该设备的引进应用可以有效提高设备运行的质量与安全,保证了电网输出的功率利用可行性。
(二)应用分析
为了很好分析晶闸管在触发时刻出现了怎样工况变化,需要通过大量的实验分析论证。在晶闸管导通工况环境下,此时晶体管的两端电压为零,同时在中高压等特殊工况环境下,晶闸管的触发具有隔离性与同步性[3]。
在电路运行的过程中,一旦电容器投切则会对电网系统产生较大的冲击电流,如果电容器产生的冲击电流较大,则很可能直接击穿晶闸管,以降低相关晶闸管的使用年限,该给煤矿企业的可持续发展造成了巨大影响。
例如,零电流型的TSC无功补偿设备引入煤矿电气工程系统后,通过对电气系统的运行数据进行研究分析可知,该设备可以保障晶闸管具有一定的导通规律,同时可以对电容器进行有效充电。在开通的过程中,可以瞬间完成对电容器的充电工作。当电源电压处于峰值时,此时进入电气系统的电容器组则不会出现电流涌流的现象发生,有效保障了电气系统的整体运行质量与安全,提高了煤矿开采的质量与效果。
建模分析
为了更好分析论证TSC电容器的应用质量与安全,需要构建相关无功补偿设备运行模型。在煤矿企业电气工程运行时,变压器的二次侧设备运行时,为了保证电网系统运行的质量与安全,需要安装零电流TSC无功补偿设备,该设备的电压等级为400V,在电气系统连接时主要以串联与反并联的方式进行组成。
TSC设备的数据可以通过模拟仿真处理,以分析不同工况下,无功补偿技术应用的可行性与安全性。通过建模分析可以通过计算机分析数据信息之间的关联性,以分析TSC无功补偿设备应用的实际效果。
在TSC模型中建构的主电路主要由四个部分组成,交流电网、补偿设备、模块一、模块二、模块三,其中三个模块起到了数据分析的重要作用。如其中的电源模块与电气设备负载模块,都是主电路系统自带的模块系统,而控制模块与无功补偿模块,需要在系统建设时进行构建。
通过仿真模型分析可以发现,在煤矿开采工作开展时,为了保证电气系统运行的质量与安全,需要合理应用TSC无功补偿设备或者是动态补偿设备,以合理消除电气设备产生的无功功率,消除谐波问题的出现,提高电气设备的整体运行质量与安全[4]。
结束语
通过对TSC电容器的无功功率补偿进行研究分析,发现当煤矿企业的电气工程改造升级时,科学合理的应用无功补偿技术,可以有效缩短电气设备的响应时间。因此在采煤电气设备运行时,无功补偿技术可以避免断路器与电容器等设备出现故障,提高了电气设备运行的整体安全性与可靠性,为煤矿开采工作奠定了坚实基础,降低了煤矿企业的开采工作能耗,提高了煤矿开采的经济性与安全性。
参考文献:
[1]章义平,张扬,张兴旺.同步发电机励磁系统对电力系统稳定性影响的仿真与分析[J].南昌工程学院学报,2019,3801:98-103.
[2]赵楠.煤矿电气自动化节能设计原则分析[J].科技风,2019,10:173+177.
[3]张彦琼.无功补偿技术在煤矿电气工程中的应用研究[J].中国石油和化工标准与质量,2019,3908:230-231.
[4]靳夏,李欣.基于改进遗传算法的TS-S型ICPT系统谐振参数优化[J].兰州交通大学学报,2019,3802:58-66.