试论矿山电气设备的无功补偿方法及必要性

试论矿山电气设备的无功补偿方法及必要性

邵文君

山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿 山东 莱州 261441

摘要：矿山电气设备中运用无功补偿方法，有利于降低能源损耗同时，也能更好地满足矿山电气设备运行需求。基于此，本文对无功补偿技术基本特点进行分析，并对矿山电气设备无功补偿方法加以阐述，提出提升电压质量、减少能源损耗等方面运用必要性，希望能为确保矿山电气设备安全稳定运行提供有效建议。

关键词：矿山；电气设备；无功补偿

引言：矿山资源开采，多数为井下作业，需要大量电气设备来支持，矿山供电系统普遍具有线路长、损耗多以及设备功率低等特征，低于额定电压条件下各电气设备运行，既加大了能源损耗，也为资源开采工作埋下了安全隐患。矿山电气设备如何合理运用无功补偿方法，是目前各相关人员需要考虑的问题。

1. 无功补偿技术基本特点

无功补偿技术建立于提升电气产业运行效率上，因部分电气工程配电线路电压较强，使得电能消耗过快，也影响了电力系统运行稳定性，无功补偿技术的出现和应用，能够对配电网路中电压进行合理调节，既能减少能源浪费，也能确保电力系统安全稳定的运行，对推动我国可持续发展有着重要意义^[1]。

无功补偿技术基本特点主要表现在以下几点：第一，电能获取方式多样性。相较于传统发电技术，无功补偿可以从多个设备上获取电能，在一定程度上解决了传统有功发电受到限制等问题；第二，远距离输电存在不足。若想确保远距离输电稳定性，必须要确保发电系统中配件质量、性能等符合远距离输电要求，无功补偿技术在远距离输电过程中存在不足，其主要原因是远距离输电过于复杂，难以保证运输线质量可以承受高度电压；第三，确保电力系统稳定性。无功补偿技术控制电力系统功平衡，大大地提高了电压质量，最大程度上保证了电力系统安全稳定运行。

2. 矿山电气设备无功补偿方法

2.1无功补偿配置原则

2.1.1随机补偿

低压补偿经常采取随机补偿配置原则，为提升矿山电气设备功率因数，可并联电容器与电机，并一起投入使用，既能减少线路损耗，也能有效提升电动机出力，保证电机正常运行同时，也解决了矿山电气设备无功损耗过大等问题。

2.1.2随器补偿

变压器低压侧补偿经常采取随器补偿原则，对三相异步电动机进行补偿，促使电力系统中电流下降，既扩展了变压器自身容量，也有效提升了矿山电气设备功率因数。

2.1.3低压集中补偿

通过对供电设备母线上装置大容量电容补偿器，补偿与母线连接所有电力设备，以此来达到补偿电感电流的目的。

2.2无功补偿方法

2.2.1同步电动机补偿

机械负荷大小与同步电动机消耗有功功率有着密切的联系，转子中励磁电流大小决定无功功率。为减少矿山电网输送给电力设备无功功率，可对电动机励磁电流进行调节，让同步电动机达到过励状态，即可向电网输送无功功率，不但能够提升同步电动机补偿能力，也能有效提升电力系统功率因数。该无功补偿方法整体功损消耗过大，并需要配置专人进行维护，可以在矿山特殊电力设备上使用，但不具备推广及普及价值。

2.2.2提升自然功率因数

为降低功率损耗，并防止电动机空载运行，需要合理选用电动机容量，综合考虑电动机型号、规格以及容量，既要符合矿山电力系统运行要求，也要充分关注电动机机械性能^[2]。通过分析电动机功率因数、效率以及防护等级等相关电气指标，作为选用电动机容量的标准，最大限度提升电动机负载率，以此来达到改善异步电动机功率因素的效果。长时间低负载条件下运行电动机，会加剧功率损耗，功率因数与效率明显下降，结合矿山供电系统实际情况，合理选择电动机容量非常重要。此外，定期维护与检修异步电动机，严格按照相关规范要求来进行操作，不但能够保证电动机性能，也能减少外界因素对异步电动机无功功率影响。

为有效改善矿山电力系统功率因数，合理选用变压器容量，低噪、环保、高效节能变压器，能够减少激磁电流，并提升功率因数，不但可以有效提高电压质量，也能达到降低电力能源损耗的效果。切记要避免电压器长时间空载，并减少低负载运行状态，最大限度上确保矿山电力设备安全稳定运行。

电磁开关无电压运行。矿山电力设备长时间处于低压运行条件下，低压系统中涉及到多种电磁开关，比如接触器、控制电动机等其他电力设备，因电磁开关控制线圈属于感性负载，在一定程度上间接增大了电能消耗，也会产生滞后的无功电流，极大地影响了自然功率因素提升。选择真空接触器，将启动开关与线圈进行区分，既能增强低压系统可靠性，也能有效延长电力设备使用寿命，从而实现降低电力能源损耗及减少无功电流产生的电力系统运行目标。

2.2.3人工补偿提升功率因数

静电容器补偿。由于感性负载过多，使得矿山电力系统所吸取的无功功率普遍是滞后功率，选用并联电容器，将感性负载进行并联，改善功率因数，因并联电容器具备功率损耗少、成本低以及安装简单等优点，加上故障发生概率较低，被广泛应用于6kV以下的低压电力系统中。并联电容器无法随意调节，并不能充分满足矿山电力设备无功调节。

动态无功功率补偿。矿山电力设备普遍具备电容量大、负载变化大等基本特征，由于矿山资源开采作业特殊性，使得电力设备功率波动频繁，幅值变化大，进而产生了许多动态无功功率，固定电容器补偿已经无法满足矿山电力设备运行需求，选用静止无功补偿器，因具备动态补偿反应迅速、调节性能等优点，利用静止无功补偿器进行动态补偿，不但能够有效改善矿山电网运行性能，也能起到稳定电力系统电压的作用。但静止无功补偿器设备体积较大，运行成本偏高，并不适合普及到所有项目工程中。

3. 矿山电力设备中运用无功补偿方法必要性

3.1有利于提升电压质量

无功补偿方法合理运用，有利于提升矿山电力系统中电压质量。电力设备在运行过程中极易受到矿山内部各样因素影响，进而使得电力设备发生故障，影响矿山资源开采作业顺利进行同时，也会造成严重的经济损失，带来严重安全隐患。对矿山电力设备进行无功补偿，既能保证矿山电力系统安全稳定运行，也能更好地满足矿山资源开采作业电力供应需求。结合电路实际情况，对电力设备运行产生功率进行调节，提升电流传输效果，实现降低电能消耗同时，也能达到减少电力设备运行过程中电压损耗效果。

3.2有利于减少电力能源消耗

电力系统稳定性关系着矿山资源开采效益，严重时也会威胁作业人员人身安全，因矿山资源开采作业复杂，需要大量电力供应，所涉及到电力设备种类繁多，尤其是大功率设备，相对应加大了电力能源消耗。对矿山电力设备进行无功补偿，有利于减少电力能源消耗，并提升电力系统功率因数，在一定程度上也能延长矿山电力设备使用寿命，降低电力设备运行成本同时，也极大地满足了矿山电力系统运行需求,从而为企业带来更高效益。

结束语：综上所述，因矿山供电系统特殊性，电气设备中运用无功补偿方法，有利于提高电压质量同时，也能有效降低电力能源损耗，对线路末端电压进行无功补偿来提升电气设备功率因素，并预防资源开采过程中风险隐患，对矿山资源安全开采有着十分重要的作用。

参考文献：

[1]邓添.浅谈电气自动化中的无功补偿技术[J].企业科技与发展,2019(07):112-113.

[2]贾永军.浅析矿山电气设备的无功补偿方法及必要性[J].世界有色金属,2018(20):208-209.