煤矿无功补偿技术的应用探究

V〇l. 44 1〇.2

doi:10.3969/j.issn.l672-9943.2019.02.074

能源技术与管理

Energy Technology and Management

185

蝶fi广无$柿&技（的应用撺究

张照文

(山西汾西矿业有限（责任+公司孝义煤矿管理公司，山西孝义032300)

[摘要]由于设备存在的局限性，煤矿企业的供电电能质量控制工作不到位，虽然通过相应

的补偿，设备取得了一定的控制效果，但依然存在很多亟待解决的问题，补偿装置 也存在很多缺陷需要完善。分析了煤矿配电低压无功补偿技术的基本内容及方式，

指出了其在煤矿企业中的具体应用，以期为此后的供电工作提供参考依据。

[关键词]煤矿；无功补偿技术;应用

[中图分类号]TD611+.2 [文献标识码]B [文章编号]1672-9943(2019)02~0185~03

式如图1所示。

10 kv

0引言

煤矿企业在利用补偿设备控制电能质量时5

由于设备存在一定的局限性，以致控制技术无法 达到要求，补偿装置存在的问题使得供电系统中 无功及谐波问题未得到良好解决。采用配电低压 补偿技术可有效控制电能质量，减少用电浪费。

1煤矿配电低压无功补偿技术概况

1.1配电低压无功补偿技术内容

煤矿开采作业中使用配电低压无功补偿技 术,可以有效降低能源的消耗量，在电能节约方面 具有十分重要的作用。配电低压无功补偿技术方

式主要包括3个方面:一是集中补偿。在煤矿企业 实际开采过程中,集中补偿主要 主要以

的方式将容性设备

电器设备,在一起，从而 方便，的无功

无法 ，也无无功

方式1:集中补偿;方式2:就地无功补偿;方式3:分散无功补偿

图

1

低压无功补偿方式

1.2煤矿配电低压无功补偿技术原理

在供电电路电

于电压90。，电 后于电压90。。 的电流方 电路中安装电

，

，使

中的电 功时，电流

中的电 功时，电 一电路中电 180。。

电

，应在电

电容件消，缩小

起到降压作用，达到降低功率损耗的目的。集中无 功补偿应用范围较广，且后 降低供电系统各分支配电 法降低分支配电

电流矢量与电压矢量，提升电能做功的效果。具体

2。

的功率损耗。二是

补偿。一用于低压供电系统中，主要以 的

方式 用电 设备 性 设备 ， 后

供电系统的供电

，

实 降低

功率损耗的目的。 无功补偿的 开关为晶

开 ， 主要 用 式 控制 性

， 低配电

，在供电系统中，

可以在 能量 的传输电流，达到节约电

要无功负

， 降源的目

压

图

补偿

2

无功补偿原理电路

电机

的。三是分散无功补偿。主要在变压器设备的低压

性仪器设备， 供电系统分 的

功率，降低配电线路的功率损耗。以3种方

1.3煤矿配电低压无功补偿技术应用

的

， 企业

作

效率有了更高的要求，尤其是煤矿企业更需要较

2019年4月

186

张照文煤矿无功补偿技术的应用探究

Apr., 2019

高的开采效率。配电低压无功补偿技术不但在煤 矿企业得到了良好应用，而且在其他行业也发挥 了自身作用。在煤矿开采作业中，配电低压无功补 偿技术能够降低损耗，确保电压的平稳运行。具体 而言，煤矿企业使用配电无功补偿技术的意义主 要包括以下几个方面：一是可以有效实现平稳电 压。在煤矿电力运输过程中，电压具有十分重要的 作用，平稳的电压可以降低不必要的能源损耗，促 使采矿作业的顺利进行。由此看出，配电低压无功 补偿技术有效解决了煤矿开采作业的电压平稳问 题。二是可以减少能源消耗，提升企业的经济效 益。当前我国经济正处于快速发展阶段，煤矿企业 的用电需求不断增加，每年需要支付高额的用电 费用，增大了煤矿的开采成本。而煤矿配电低压无 功补偿技术可以有效降低企业的能源 耗， 降低 企业的生产成本，提升其经济效益水平[1]。

2无功补偿技术应用过程中应注意的问题

2.1注重提高专业技能,加大监督力度

在煤矿开采过程中，应用配电低压无功补偿

技术，企业应重视提升无功补偿设备管理人员的 专业技能，确保无功补偿技术在开采作业中充分 发挥作用，提升企业的经济效益。煤矿企业在选拔 管理人员时应注重考核专业技能，进行定期或不

的技术 作， 高 的 业

， 煤矿企业 应

无功补偿技术的

力

度，通过良好的监督工作提升企业的运行效率，提 升运行质量。在煤矿配电低压无功补偿技术的应 用过程中，企业应加强对管理人员的监督，促使管 理人员有效提升工作效率，提高工作质量。2.2注重安全问题，提高安全系数在煤矿开采过程中，安全隐患存在于多个环 中， 有得到 处 ，重的

企业 的

损

也使得企业的 作

面

。 煤矿企

业在应用配电低压无功补偿技术 应

的

的运行

运用 业技术

而有效 的发 。同时，企业的技术管理人员也应对煤矿开采环节

可能 现的

有效

升煤矿开采的安全系数。

3无功补偿技术应用实例分析

3.1供电系统情况

某煤矿供电系统采用了 35 kV线路，经过降 压变为6 kV进线，其中1井变压器处于正常运行 状态，2井变压器则处于冷备用状态。矿内变电所 分为一、二段母线，且每段母线上接1 800 kvar电 容补偿，由于缺失部分电容器与附属元件，因此实

际每段电容为1 440 kvar。生产用电全部使用供电 系统时，供电局的功率因数约为0.88,自备厂正常 发电，供电局的功率因数在0.3~0.7之间。当6 kV 供电系统负载较小时，电网存在较多的无功功率， 母线输送有功功率较多，功率因数较低，仅为 0.65。考虑到自备电厂的经济效益，应在35 kV降 压站进行集中补偿，加大无功补偿容量，从而提高 供电局的功率因数。

3.2采用无功补偿技术与设备

技术人员在结合降压站实际情况的基础上， 将6 kV母线1 300 kvar电容器改造为2 000 kvar 电容器与2 700 kvar电容器，并利用高压无功自 动综合控制器完成自动补偿，且使用磁控电抗器 完成调节，实现连续补偿，确保功率因数在0.95 以上。同时，使用MSVC动态补偿技术，利用自动 控制器取样系统无功功率，调节电抗器晶闸管控 制角，确保电抗值的连续可调性，从而实现平滑补 偿。除此之外，还需要使用DWK-C型高压无功自 动控制器，确保母线电压保持在标准范围内，并根 据无功大小自动投切电容，确保系统的无功损耗 性，始终处于不过压且少压过补的状（[2]。3.3经济与社会效U3.3.1

效益

系统采用补偿技术后，补偿电容器主要提供 无功功率，少部分功率由电网系统吸收，降低了系 统有功损耗，每年可减少损失电量约169万k@h， 节约84万元。同时，在安装动态补偿装置后，系统 的功率因数得到提高，不但减少了每月的罚款，还 可以获得每月2万元的奖励，全年获益24万元。 但2 000 kvar磁控电抗器损耗系数为0.6，每年耗 电量为10.5万k@h，每度电为0.55元，则损耗 5.55万元。由此，在使用补偿技术与设备后，企业 每年获益为102.45万元。3.3.2

效益

降压站采用动态无功补偿技术后，母线损耗 率得到明显降低，电网功率因数得到提高，减少了 高低压配电电流，对矿井整个供电系统进行了无 功补偿，且有效解决了供电电网中5次、7次谐波 问题，提高了电网运行的质量水平。

2019年第44卷第2期

V〇l. 44 No.2

能源技术与管理

Energy Technology and Management

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4结语

在煤矿企业开采过程中，煤矿配电低压无功

步深人研究。

[参考文献]

补偿技术作用十分重要，直接影响着企业的正常 运行。对此，煤矿企业应充分重视使用配电低压无 功补偿技术，建立完善可行的安全管理制度，并提 升管理人员的技术水平，确保煤矿企业利用配电 低压无功补偿技术促进开采作业的顺利进行，从 而获得更大的经济效益。虽然补偿技术的使用可 以带来诸多优势，但由于矿井特殊的环境问题，补 偿设备的维护还面临较多困难。对此，还有待进一

[1] 白全林，杨磊，郝晓莉，等.矿区电网动态无功补偿与

谐波治理的研究与实践[：].陕西煤炭，2017( 2).

[2] 陈艳玲.磁控动态无功补偿技术在煤矿35 kV变电站

的应用[].能源与节能，2016(9).[作者简介]

张照文(1968-)，男，工程师，毕业于大同煤炭工业学 校，现从事煤矿机电、运输的应用与安全管理及技术革新 的研究与应用工作。

[收稿曰期&2018-0-08]

(上接第84页）

的金属网(双层)不能有效地包住落山侧矸石，影响 沿空留巷特殊支架拉移。根据现场实际情况，将金 属网变更为10 mxl m的金属网。变更后不仅减少 了人员进人煤帮联网次数，而且有效防止矸石挤 压挡矸架和支撑架占巷。为防止混凝土管路脉冲 振动而造成的密封损坏，已将搅拌站注浆泵处至 柔模支设处专用管路进行支垫(专用板凳）固定， 确保了管路平滑，有效保护了管路密封。

由于井下比较潮湿，水分较大，混凝土干料存 放超过一定时间后，会产生结块，影响混凝土远距 离泵送及强度。在施工时，加快了运输，减少了混 凝土

凝土 ，

了 凝土

，

， 的

了 凝土的。

，

200元/t计算，回收煤柱可以创造经济效益420万元。

(2)少掘巷效益。工作面掘进顺槽的综合费用 (包括掘进、支护、瓦斯治理等)为8 000元/m，采 用沿空留巷以后可以节省掘进费用544万元。

综上所述，不计因消除回风隅角瓦斯积聚带 来的矿井安全高产高效的效益、缓解采掘接续带 来的经济效益，2103工作面沿空留巷回收煤柱和 少掘巷可以创造利润964万元，减去沿空留巷工 程费用754.34万元，最后可创造利润209.66万 元。

5结语

2103工作面具备实现沿空留巷的自然条件，

柔性模板上瓦斯孔位置优化。由于工作面瓦斯 含量较高，导致沿空留巷特殊支架后方瓦斯超限。

为了 ，将 的高了 10 cm，将瓦斯孔间距由10 m变更为3 m，提 了

的效 。 为了

支护

度，防止顶板来压将墙体损坏，在墙体留巷侧铺设 钢筋网和钢筋钢带，在墙体落山侧铺设钢筋钢带 以加强支护。

沿空留巷施工工艺可回收18 m煤柱，提高采 出率102以上，延长了矿井服务年限。沿空留巷 施工工艺可使回采工作面实现Y型通风，消除回 风隅角瓦斯积聚，保证矿井安全高效生产。4.2经济效果

(1)回收煤柱效益。2103工作面沿空留巷按 照680 m、煤层平均厚度1.23 m、密度1.4 t/m3、煤 柱18 m计算，共计多回收煤炭资源2.1万t，按照

通过混凝土输送泵送至工作面留巷处，柔模板隔 离采空区并与原巷内支护共同承载形成巷道系 统，消除瓦斯安全隐患，为安全开采创造条件。

[参考文献]

[1] 魏海栋.沿空留巷技术在阳煤新景矿7211综采工作面

的应用[J ].机械管理开发，2017，32( 8): 81-82.

[2] 安建国.柔模混凝土沿空留巷应用技术研究[].煤炭科

技，2017(3 ):66-70.

[3 ]唐满元.柔模混凝土沿空留巷的实践与应用[J ].煤炭与

化工，2017,40(1 ):63-65.

[4]张永强.浅谈沿空留巷综放工作面挡矸支架处瓦斯治

理方法[].山东煤炭科技，2018(2) :94-95.[作者简介]

田祥雄(1984-)，男，工程师，毕业于东北大学采矿工 程专业，长期从事煤矿安全技术工作。

[收稿曰期&2018-09-10]