第 38 2015 卷 第 年 期 1 月 1 技 术 工 程 煤 炭 与 化 工 Coal and Chemical Industry Vol.38 No.1 Jan. 2015 SVG 静止同步无功补偿器在煤矿供电系统的应用 张 豪 1，王燕丽 2，黄思强 1，孙小伟 1 （ 1. 河南能源化工集团永煤公司 陈四楼煤矿，河南 永城 476600 ； 2. 河南省永城市高级中学，河南 永城 ） 476600 摘 要：针对复杂多变的煤矿电力系统中供电质量存在的问题，指明 技术在煤矿供电网络中的重要性，并对 术特点进行分析，对现代化生产矿井的安全可靠性供电具有重要意义 关键词：SVG 中图分类号：TD61 ；供电系统； 煤矿供电网络 文献标识码：B 文章编号：2095- 5979 SVG 静止同步无功补偿器的工作原理 SVG （ 。 静止同步无功补偿 拓扑结构及技 、 ） 2015 01- 0109- 02 SVG Reactive Static Synchronous Compensator Application in Mine Power Supply System ( 1.Chensilou Coal Mine, Yongcheng Coal Electricity Group ， Henan Energy and Chemical Group, Yongcheng 476600 ， China; ZHANG Hao1, WANG Yan- li2, HUANG Si- qiang1, SUN Xiao- wei1 2.Yongcheng Senior Middle School of Henan Province ， Yongcheng 476600 ， China ) Abstract： Based on the complex power system of coal mine power supply quality problems, the importance of current SVG static synchronous reactive compensation technology in coal mine power supply network was put forward, the working principle, topology structure and technical characteristics of SVG static synchronous reactive compensation were analyzed, which was of great significance for the modern production of mine power supply safety and reliability. Key words：SVG ； mine power supply network ； power supply system 、 、 、 变压器 大量的风机和水泵 在现代化大型煤矿安全生产中，供电网络是安 全生产的重要环节之一，电力系统普遍存在着供电 网络庞大，电压等级多，负荷类型广等特点，尤其 是负荷类型涉及大功率电机 变频装置 、 皮带运输设备以 软启动设备 及提升设备等，组成的煤矿供电系统复杂多变 由 于矿井机电设备种类繁多，特别是电力电子设备的 广泛应用，使得各种供电质量问题日趋严重，如果 不加以治理会影响设备的正常工作，使设备过热 、 绝缘老化 寿命缩短，导致生产效率降低，带来不 必要的经济损失 因此，供电系统电网质量的治理 是煤矿电力系统研究的重要课题之一 。 、 、 。 。 1 工作原理及拓扑结构 随着煤矿各种非线性 冲击性 、 称负载大量增加，造成电压波动 波动性和不对 电压 、 电压闪变 、 、 、 、 、 电压畸变及谐波等供电质量问题日趋严重， 稳定运行构 可靠 经济 、 跌落 已对煤矿电力系统安全 成 潜 在 威 胁 ， 静 止 无 功 发 生 器 （ 、 SVG 、PWM 多重化技术 Static Var ）作为提高电能质量的有效手段，采用了 Generator 多电平技术 技术等多项先进 技术，消除较低次的谐波，并使较高次的谐波限制 在一定范围内，在系统电压很低情况下，仍能输出 额定工况相近的无功电流，可充分提供感性和容性 无功 稳定电力系统电压，以提高煤矿供电网络的 电能质量 1.1 工作原理 。 、 静止无功发生器是无功补偿领域最新技术的代 表，通过将自换相桥式电路或电抗器并联于电网 中，相当于一个可变的无功电流源 它以大功率三 相电压型逆变器为核心，通过连接电抗接入系统， 与系统侧电压保持同频 同相，通过调节逆变器输 。 、 ；责任编辑：郭媛媛 收稿日期：2014- 12- 08 作者简介：张 豪 （ 引用格式：张 豪，王燕丽，黄思强，等 1985 — ），男，山西平遥人，助理工程师 。E- mail ： wenrouyidao520hao@163.com . SVG 静止同步无功补偿器在煤矿供电系统的应用 煤炭与化工， ， （ ）： 1 38 2015 109- 110 ， 113. [ J ]. 109 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

2015 年第 期 1 煤 炭 与 化 工 第 卷 38 出电压幅值与系统电压幅值的关系来确定输出功率 的性质，当其幅值大于系统侧电压幅值时提供容性 无功，小于时提供感性无功 1.2 典型运行拓扑结构 。 、 SVG 连接电抗器 主要由启动装置 换流阀 、 、IGBT 控制系统等部分组成；其中启动装置实现 启 动工作前的软充电功能，抑制变流器直流侧电容充 电过程中的过电流；连接电抗器隔离电网电压与 换流阀的输出电压，使其具有受控电流源特 IGBT 性，能实现向电网输出容性或感性电流的功能； 换流阀是核心部分，主要用于实现功率的实 IGBT 时变换；控制保护系统实时采集电网电压 电流信 号，对电流跟踪监测，瞬时无功功率计算和谐波分 析，同时提供友好的中文监控和操作界面，典型高 压级联式 所示 、 SVG 主电路拓扑结构如图 1 ） ， （ ， 27.5kV 10kV 6kV 35kV 。 A B C 旁路 旁路 旁路 La Lb Lc 旁路 旁路 旁路 旁路 旁路 旁路 图 典型高压级联式 1.3 技术优点及发展优势 1 主电路拓扑结构 SVG 由多个模块输出电压叠加，可实现更高开关频 率，其输出电压波形质量好，且结构紧凑，体积 小，功率密度高；采用全控型逆变器工作原理，其 具有快速动态无功补偿，阻尼电网谐振，稳定矿井 电网电压，提高电网功率因数等作用 同时，可与 有源滤波装置配套使用，在实现上述补偿功能 APF 的同时，还能同时实现 次以下有源滤波，防止 谐波放大的作用，从而进一步提高矿井的供电电网 质量，来保证煤矿安全稳定生产 。 1.3.1 启动无冲击动态响应速度快 静止无功发生器部分采用自励方式启动，启动 。 13 快速，且无冲击电流 。 ） 1 U 1 P （ U 1.25 1.125 1 0.875 0.75 0.625 0.5 0.375 0.25 0.125 0 0 110 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 图 投入后供电电网电压恢复 t/s 1.6 1.4 2 另外可实现 内快速输出无功特性，对电 5 ms 、 闪变及畸变有更好的滤除及抑制特性，且 为投 为投入后输出无功 压波动 对快速的冲击负荷具有更好的补偿效果 入后供电电网电压恢复图，图 功率特性图 图 。 2 3 。 1.25 1 0.75 0.5 0.25 0 - 0.25 - 0.5 - 0.75 - 0.1 - 0.125 ） 1 U 1 P Q （ 0 0.2 图 0.6 0.8 1 1.2 投入后输出无功功率特性 1.4 t/s 1.6 0.4 3 1.3.2 运行范围宽谐波含量极低 可从额定感性到额定容性连续输出无功，和固 定电容器配合使用可构成任意范围的连续补偿，更 重要的是在系统电压变低时，仍能输出额定无功电 流；采用的大容量 数字信号 电流检测等多项技 处理技术 术，不仅自身产生的谐波含量极低，还能够对负载 的谐波和无功进行补偿，实现有源滤波的功能，以 做到功能最大化 1.3.3 补偿功能多样化占地面积小 光纤隔离与触发 变流模块技术 IGBT 、 、 、 。 同一套装置，可实现不同的多种补偿功能；单 独补偿负载无功；单独补偿负载谐波；单独补偿负 载不平衡；同时补偿负载无功 谐波和不平衡；所 以，其具有强大的补偿功能；另外其以全控型逆变 器为核心，占地面积通常只有相同容量的 ， 非常适用于工况要求较高的供配电作业场所 1/3~1/2 、 。 2 应用效果 、 静止无功补偿器可应用于矿井供配变电站，实 现对矿井供配电变电站的冲击性负荷，具有功率因 电压波动大，无功倒送严重等负载特性，可 数低 使电网供电系统平均功率因数保持在 以上，同 另外随着电力电子技术的 时消除了无功倒送现象 。 不断发展，电力有源滤波 也日益得到完善，由 在滤除谐波时与电力系统不发生谐 于有源滤波 振，因此将有源滤波 与其充分相结合配套使 用，来消除传统的设备中并联无源滤波器所产生的 谐振问题，以防止谐波进一步放大，从而解决煤矿 电力系统供电质量问题，实践效果会非常显著 APF APF AFP 0.98 。 3 结 语 静止无功补偿器不仅可用于煤矿电网系统中， 有效提高输配电网的电能质量，还可广泛应用于矿 （下转第 113 页） 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

闫彦光：瓦斯抽采钻孔封孔技术改进研究与应用 。 日 月 由于封孔的日期是变动的，为便于对瓦斯 年 总整理 浓度数据的分析，分别将封孔的时间分为 月 、8 6 个 月 时间段内钻孔瓦斯平均浓度随时间的变化关系，如 图 2014 日 、7 个时间段，绘制出在这 月 月 10 日 30 日 所示 —10 —10 —9 日 月 日 21 18 1 1 3 3 。 % / 度 浓 均 平 斯 瓦 孔 钻 3 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 日 月 10 6 日 日 月 26 月 18 6 6 日 日 日 日 月 12 月 24 月 16 月 4 7 7 7 7 日 月 1 8 日期 日 日 月 17 月 9 8 8 日 日 月 25 月 2 9 8 日 月 10 9 日 日 月 30 月 22 9 9 （ ） a 6 月 10 日 —9 月 日内所封 号 30 随时间的变化关系 ～31 1 号钻孔瓦斯平均浓度 年第 期 1 2015 左右浮动，预计还会继续保持一段时间 2 32 80% ～75 。 （ 个月时 ） 知，在封孔之后的 3 b 号钻孔瓦斯平均浓度很稳定的维 号 左右，在较长的时间内不会有太大变化 （ ） 由图 2 间里， 持在 ） 由图 （ 3 号 间里， 维持在 ，在较长的时间里也不会有太大变化 76% ） 知，在封孔之后的 （ ） 由图 d 4 间里， 号， 均浓度很稳定的维持在 。 ） 知，在封孔之后的 个月时 c 号钻孔瓦斯平均浓度很稳定的 。 个月时 号钻孔瓦斯平 号 以上 （ 3 （ 3 ～177 ～131 ～254 132 178 号 76 2 1 65% 。 化关系可知， （ ） 在比较以上钻孔瓦斯平均浓度随时间变 5 号钻孔瓦斯平均浓度均在 以上，达到了项目的单个钻孔平均浓度不低于 这一指标 ～254 号 1 50% 25% 6 结 语 。 % / 度 浓 均 平 斯 瓦 孔 钻 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 日 月 21 7 日 月 27 7 日 月 2 8 日 月 8 8 日 月 14 8 （ ） b 7 月 21 日 —10 月 日 月 4 9 日 月 20 日 月 29 8 日期 日内所封 8 囊袋式注浆封孔装置结构新颖 构思巧妙，应 用主动支护式封孔原理，使封孔效果显著提高，并 通过工业性试验验证了囊袋式注浆封孔技术的优越 性，为囊袋式注浆封孔技术的推广，提高抽采瓦斯 浓度及保障矿井安全高效生产奠定了良好基础 、 。 参考文献： 日 月 10 日 月 16 日 月 22 日 月 28 9 9 9 9 日 月 1 10 号 号钻孔瓦斯平均浓度 1 随时间的变化关系 32 ～75 % / 度 浓 均 平 斯 瓦 孔 钻 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 日 月 18 日 月 22 日 月 26 日 月 30 日 月 3 9 日 月 7 9 日期 日内所封 8 8 8 8 （ ） c 8 月 18 日 —10 月 日 月 11 9 日 月 15 9 日 月 19 9 日 月 23 日 月 27 9 9 日 月 1 10 号 号钻孔瓦斯平均浓 1 度随时间的变化关系 132 ～177 % / 80 70 度 60 浓 50 均 40 平 30 斯 20 瓦 10 孔 0钻 日 月 18 日 月 22 日 月 26 日 月 30 8 8 8 8 日 月 3 9 日 月 7 9 日 月 11 9 日期 日 月 15 9 日 月 19 9 日 月 23 日 月 27 9 9 日 月 1 10 （ ） d 8 月 18 日 1 月 号 日内所封 号， —10 钻孔瓦斯平均浓度随时间的变化关系 钻孔瓦斯平均浓度随时间的变化关系 ～131 178 76 号 号 ～254 3 ） 知，在封孔之后的 a （ 号钻孔瓦斯平均浓度仍然在 3 个月时 70% 3 图 ） 由图 1 间里， 号 （ 1 ～31 高压囊袋式注浆封孔技术在义安矿的应用 106 - 108. 瓦斯抽放钻孔新型合成树脂定 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 王念红，郭献林 煤矿安全， . . . （ [ J ]. 2012 ）： [ J ]. 3 许卫东，何志刚，韩兆彦等 位封孔技术的应用 吴水平 中国煤炭， 2010 张 健，荣向东 煤炭工程， 吴龙山 . ）： （ ）： 2012 10 . 11 53 - 56． 中州煤炭， 2011 （ ）： 12 116 - 118. 囊袋式注浆封孔法在煤矿瓦斯抽才封孔中的应用 36 98 - 103. （ 瓦斯抽放钻孔工艺改进及效果检测研究 （ ）： 33 - 35. [ J ]. [ J ]. 井下负压抽放瓦斯封孔技术研究 山西煤炭， [ J ]. 2011 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! （上接第 110 页） 井提升机，解决提升机的无功和谐波问题，可应用 于电力系统 有色冶金 石 油化工和轨道交通运输等领域，具有推广价值 新能源 港口 矿山 、 、 、 、 、 。 参考文献： [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 动态补偿装置在煤矿供电系统中的应用 水 [ J ]. . SVG 韩振兴 力采煤与管道运输， 2010 曹品伟，胡红雨，李 凯 在 煤 矿 供 电 系 统 中 的 应 用 （ ）： 2 . 10kV [ J ]. 43 - 45. 静止型动态无功补偿装置 煤 矿 机 电 ， ）： （ 2012 6 . 106 - 107. 陈 峰，郭家虎 电系统中的应用 王芳林 技与企业， . 静止同步补偿器（ ） 在煤矿供 煤矿机械， [ J ]. 2012 11 218 - 220. 动态无功补偿装置在煤矿供电系统中的应用 STATCOM （ ）： 2012 （ ）： 22 151. 科 [ J ]. 113 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net