无功补偿技术在煤矿电气工程中的应用研究

无功补偿技术在煤矿电气工程中的应用研究

   温军军

河南平宝煤业有限公司   河南省平顶山 467000  

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.