随着现代社会的发展,科学技术的应用,煤矿开采技术也在不断完善发展,在进行煤矿开采的过程中,借助的开采器械种类也越来越繁多,采煤设备和变压器之间的距离也在不断的增加,并且在开采的过程中会使用大功率的电气设备。现在煤矿开采的供电系统中,大多数采用的是低压供电,并且这些电气设备的功率因数大多在0.5-0.7之间,在这一范围的功率因数,正是由于无功功率的损耗。煤矿井下的供电系统是保障煤矿开采工作平稳运行的关键,但就目前的情况来看,大多数的煤矿开采工作都存在电路线路过长、供电距离过远、开采范围太广、开采设备功率过大等因素,从而导致煤矿井下的供电系统功率因数较低、输电线路电流过大等问题的产生,因此,不仅仅会降低开采设备的绝缘性,也很容易导致用电的安全事故,从而大大增加电气设备以及机械设备的维护费用,严重影响煤矿开采的安全性和效率,由于输电线路功率不断损耗,还会大大增加电力的使用量和损耗量,给相关的煤矿企业带来很大的经济损失。因此,为了减少煤矿企业的经济损失、加强煤矿井下用电的安全性、减少煤矿井下用电安全事故的产生、减少线路和感性设备的功率损耗,充分实现节约能源、降低消耗的目的,广泛使用的无功补偿技术就变得十分重要。本文主要讲述无功补偿技术的工作原理和主要类型,以及这一技术在煤矿井下的投入使用状况。
由于煤矿井下的作业比较困难,作业环境比较恶劣,并且光照不足,地下的环境也十分阴暗潮湿,在这一环境下也铺设了很多的电缆设备,潮湿的环境对设备会有很大的影响。煤矿井下各电路系统之间要通过电缆实现连接,其次,煤矿井下的通道比较狭窄。随着科学技术的不断完善发展,煤矿井下开采作业使用器械的频率越来越多,这就使得设备长时间处在超负荷的状态,部分功率消耗较大的设备,会采用全电压的方式启动,虽然这一方式十分迅速,但是在这一环境下,电路中的电压会下降的特别快。我国现有的煤矿井下供电系统中采用的是中性点不接地系统。使用这一系统会出现两端的电压过高,在使用的过程中,出现电力安全事故的情况会大大上升。所以,在出现相关的情况时,电力系统的工作时间会大大减少。
煤矿井下的供电系统构成十分复杂,存在多种负载的设备,这些感性负载的设备对功率的消耗量特别巨大,从根本上来说,这些感性负载所消耗的功率都属于无功功率,这些设备在供电系统的运行过程中并没有什么阻碍,但是由于自身的负载量很大,在使用过程中会大大增加电压和功率的消耗。另外,对于煤矿井下的供电系统来说,无功功率会大大增加电压的波动幅度,不利于电源的稳定性和安全性。假如在开采作业中出现开采设备功率不高的情况,目前不会表现得过于明显,但是对部分功率较大的机械设备,就会大大增加对设备使用的影响。
无功补偿技术通俗来讲,就是借助各能量之间的相互转换,将设备中输出的无功功率转换为感性负载设备中所需要的无功功率,从一定程度上减少煤矿井下供电系统的功率损耗。一般来说,煤矿开采过程中的供电系统会出现大量的感性负载,并且会直接吸取这一线路中的无功功率,从而使得煤矿井下的输出电压和电流产生一定的相位差,也就是我们常说的功率因数角。这一技术借助容性设备和感性负载装备共同安装在一个线路中,充分实现两种能量的相互转换,通过对彼此能量的吸收,才能降低线路和电压工作中产生的相位差,从而大大减少煤矿井下电路的功率损耗情况,不断加强煤矿井下开采作业工作的安全性和稳定性。
无功补偿技术大致分为三个方面,并且每一种类型都有自身独有的特点,在实际开采使用过程中,相关煤矿企业可以根据自身的供电需求,选择适当的无功补偿技术。
一般来说,大多数低压供电系统,都会借助电仪设备和容性设备关联的方式相关联,然后将关联的线路和供电系统的回路关联起来,从而有效实现对功率损耗补偿。这一补偿方式借助的是晶闸管或者是机械类的开关作为投切开关,并且会使用就地类型的电压传感器控制容性设备的投切开关。在这一供电系统中,由于借助的是就地式供给的形式,不仅不需要借助无功功率,还能用最短的距离完成各能量之间的转换,从而最大可能降低线路中传输的电流量,通过这一补偿技术能够充分实现各煤矿企业之间节约能源的目的。
这一补偿类型借助的是变压设备连接一旁的容性设备,才能最大程度上实现供电系统中回路的传输功率,借此实现减少能源消耗的目的。
这一补偿类型也是通过相关联的方式,将容性设备连接在变压器的一侧,从而减少开采过程中机械设备的损耗。这一补偿方式不仅仅能够有效控制输出的电压高低水平,还能实现自动化投切模式,并且这一补偿方式应用范围很广,在进行定期维护时十分方便,以及能够有效减少煤矿井下设备工作过程中供电系统的功率消耗。但是,这一补偿方式并不能减少各分支线路的无功负荷量,也不能减少分支线路的功率消耗。
大多数情况下,煤矿井下的供电系统在向器械传输功率的过程中,还会传输无功功率,煤矿井下的供电系统在向地下设备传输电流的过程中,还会传输一定的无功电流,从而增强供电线路中的总电流量。在这一供电系统中会产生功率消耗的原因,是由于供电系统中线路的电流会随着线路中的电阻产生热损耗。就目前的情况来看,煤矿井下的供电系统中的功率因数水平普遍低下,大约都是在0.65,在采用这一技术之后,功率因数大多会提高到0.95,如果供电系统中的电流负载量不发生变化,对功率的消耗就会大大降低。
借助某一煤矿企业展开论述,在使用这一技术之前,供电线路中电流的负载量大致为180A,根据这一供电线路使用的时长,以及可以通过的电流量选取横截面积为七十平方毫米的电缆作为线路使用,在使用这一技术之后,供电系统线路的电流量大致为132A,并根据这一供电线路使用的时长,以及可以通过的电流量选取横截面积为五十平方毫米的电缆作为线路使用。根据相关市场调查结果得知,横截面为七十平方毫米的电缆每一米大概为一百二十元,横截面为五十平方毫米的电缆每一米大概为八十元,我们假设某一线路需要设置五百米,就可以为这一煤矿企业节省两万元。另外,这一供电线路中的电流传输量也有了明显的减少,也就是说,可以在供电系统中选取容量较小的变压设备,不仅仅减少了使用成本,还有助于提升变压设备的负载量。
这一技术在煤矿井下的推广使用,不仅有效减少了煤矿井下配电线路中电流的总量,还可以有效改善供电系统中的损耗状况,有助于煤矿井下供电线路电压传输的稳定性和安全性。使用补偿技术之前,煤矿井下的供电系统中会产生大量的无功负荷,从而产生出大量的无功电流,不仅仅会大大增加相关使用设备的绝缘性能,还会导致漏电、短路等安全事故的产生,更严重者可能会因线路或设备短路导致瓦斯爆炸等事件。另外,用电线路中大量电压的增加,可能会引发变压器不能正常运转,从而出现变压器烧毁、开关失灵等情况,严重影响煤矿开采作业的安全性和稳定性,从而延缓煤矿开采的效率。而随着这一补偿技术的不断应用,煤矿井下的线路传输电流有了明显的下降,出现各种安全事故的情况也会大大减少,在保障煤矿开采的效率的同时保障开采人员的生命安全。
随着现代社会的发展,煤矿井下作业的供电系统由于线路过长、供电距离远等问题,以及供电系统中拥有大量的感性负载,十分不利于煤矿井下开采作业的安全性和稳定性,无功补偿技术的推广和使用,有效减少了煤矿井下开采作业的安全事故产生的频率,不断加强各线路之间的供电性能,大大减少了供电系统中功率的损耗,不断减少煤矿相关企业的使用成本,有效节省能源的消耗。所以在使用过程中,要根据自身的实际需求,选择最恰当的补偿方式,才能最大程度上展现无功补偿技术的优点和特性。
摘要：随着社会的发展,科学技术的进步,供电系统也在不断完善发展,无功功率在输电线路中存在的较为普遍,由于其自身存在很多的缺点,且不进行补偿的情况下是没有办法解决的。无功补偿旨在增加其功率因数,为了大大增强用电的效率,能够借助提高功率因数来实现,从而充分发挥变压器和输电线路的功能。尽可能地避免出现供电线路和变压器功率及电压的消耗,从而实现节能和提高功率因数的目的。本文主要探索了无功补偿技术的实际原理和主要应用的三种类型,并对煤矿井下无功补偿技术的使用展开了详细的介绍。根据这一技术能够节约资源、自动化水平较高、稳定性比较强的特点,保障煤矿井下供电系统的安全性和稳定性,从而实现煤矿开采的效率和设备稳定性,目前这一技术已经在煤矿开采中得到广泛的使用。
关键词：煤矿,供电系统,无功补偿技术,类型,应用
[1] 张子亮.无功补偿技术在矿井供电系统中的应用体会[J].内蒙古煤炭经济,2019,000(019):197,199.
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