[实用新型]矿用隔爆型动态无功补偿与谐波治理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种煤矿井下供电系统的动态无功补偿与谐波治理装置。

背景技术

目前，煤矿井下低压供电系统(1140V、660V)中普遍存在两大问题，一是综采、综掘及运输系统大功率电动机因供电距离远，压降大，造成启动困难，影响企业正常生产；二是无功损耗大，电量浪费相当严重，影响企业经济效益。造成以上问题的主要原因之一是电感性负载产生的无功功率而导致的功率因数降低。煤矿井下低压供电系统中的功率因数普遍在0.5～0.7之间，使得线路损耗大，终端电压偏低，端电压达不到额定值，加之负荷大，形成电动机启动时十分困难，甚至造成过流，欠压跳闸事故，同时在线路中消耗了大量的无功电能。

由于煤矿电网中的负荷大部分是感性负载，因此，在电网中安装并联电容器可以供给感性电抗消耗的部分无功功率。并联电容器补偿简单经济，灵活方便。但当今煤矿中存在着大量无功功率频繁变化的设备，如采煤机、大型刮板输送机、泵站、转载机等，这些负荷的特点：功率大，启动频繁等。这就要求补偿装置能够根据负荷的变化进行动态补偿。而并联电容器只能补偿固定无功，容易造成过补或欠补，无法满足系统的实际需要，还有可能和系统发生并联谐振，导致谐波放大。因此，当前一般对电容器分组，利用微机进行控制，根据功率因数的变化，对电容器组进行自动投切，以实现对无功功率的自动补偿。

目前在煤矿井下低压电网中使用的无功自动补偿装置主要有以下缺陷：一是以交流接触器作为电容器的投切开关，它的主要缺点是开关速度较慢，不可能快速跟踪负载无功功率的变化，而且投切电容器时常会引起较严重的冲击涌流和操作过电压，从而造成交流接触器的接点烧毁或是补偿电容器的内部击穿，严重影响了装置自身的使用寿命；二是在控制方式上以功率因数作为检测量和控制目标，由于功率因数取样方式仅检测电网中的电压与电流的相位差，因此并不能准确反映电网中负荷的无功分量大小，轻载时容易造成投切震荡从而影响补偿装置的使用寿命以及电网和用户设备的安全运行。

与此同时，煤矿井下低压电网中的各种变频调速装置、整流器等负荷容量不断增长。大量电力电子功率器件及装置的应用，给矿井带来节能和能量转换的同时，也给供电网络造成了严重的污染，大量的谐波注入矿井电网，造成系统效率变低并对其他设备和装置产生扰动，威胁矿井电网的安全运行。对于煤矿低压电网来说，由于供电系统的结构和谐波的次数已经基本固定，因此一般采用由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的无源滤波器来抑制谐波。而当前的无源滤波器一般采用以交流接触器作为投切开关，用人工方式固定投入使用，这种方式的主要缺陷是不能快速跟踪负载的变化，当产生谐波的负载切除时，滤波器不能及时切除，而且用接触器投切滤波器时会引起较严重的冲击涌流和操作过电压，从而造成交流接触器的接点烧毁或是滤波电容器的内部击穿，严重影响了装置自身的使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的是克服上述缺陷并提供一种煤矿井下供电系统使用的隔爆型动态无功补偿与谐波治理装置，其具有测量、计算、存储记忆、动态补偿、过零投切、过压报警等功能，采用双向晶闸管来投切电容器及滤波器，对煤矿低压电网的无功功率及高次谐波实现一体化的补偿及治理。

本实用新型的技术方案是：

矿用隔爆型动态无功补偿与谐波治理装置包括一次回路部分及二次控制回路部分。一次回路部分包括隔离开关、熔断器、电流互感器、双向晶闸管、电容器组、滤波器组，熔断器一端通过隔离开关与供电线路连接，另一端通过并联的双向晶闸管连接电容器组和滤波器组。

隔离开关：在装置检修时将需要检修的电气设备与带电的电网可靠地隔离，以保证检修工作的安全。

熔断器：实现短路保护功能。

电流互感器：将供电线路的大电流变换成小电流用于二次回路采样。

双向晶闸管：实现电容器及滤波器的无触点投切。

电容器组：根据总补偿容量进行分组，由微机控制投切，以实现对无功功率的自动补偿。

滤波器组：是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的无源滤波器来抑制谐波。

二次回路部分是动态无功补偿与谐波治理微机控制器，包括主电路、数据采集电路、晶闸管触发脉冲电路、通信电路、人机接口电路，数据采集电路一端连接一次回路中的电流互感器，另一端连接微机主电路的信号输入端，微机主电路连接晶闸管触发脉冲电路、通信电路、人机接口等电路，晶闸管触发脉冲电路与一次回路中的双向晶闸管连接。