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• 針對煤礦井下存在的各類長距離供電問題，新風(fēng)光推出適應(yīng)多種工況的綜合治理方案。

新風(fēng)光綜合治理方案包括面向采掘工作面終端設(shè)備的電網(wǎng)綜合調(diào)節(jié)裝置、無功補償裝置、變頻設(shè)備，用于解決綜采工作面、掘進工作面的低壓配電線路存在的末端電壓低、功率因數(shù)低、大型負(fù)荷設(shè)備啟動困難、諧波污染嚴(yán)重的問題；同時通過在變電所配置大容量無功補償裝置，用于提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性、降低線路及變壓器損耗、消除諧波污染、延長供電用電設(shè)備及輸電電纜的使用壽命。

為適應(yīng)不同煤礦現(xiàn)場的不同應(yīng)用需求，在綜合治理方案基礎(chǔ)上分列出幾種適應(yīng)煤礦井下不同工況的解決方案。

1.高壓防爆SVG集中補償方案

自井上35kV/110kV變電所至井下中央變電所，中央變電所至采區(qū)變電所，采區(qū)變電所再至各采煤、掘進工作面，6kV/10kV供電電纜長度最長可超過10公里，末端多個工作面的大功率設(shè)備啟動及正常工作時系統(tǒng)中存在大量的無功功率，嚴(yán)重影響供電質(zhì)量。僅僅通過終端補償及終端設(shè)備變頻啟動的方式不能有效解決6kV/10kV高壓輸電線路上的電能質(zhì)量問題，需要搭配集中補償方式對整個長距離供電系統(tǒng)提供解決方案。

6kV/10kV系列大容量無功補償裝置，配置在井下6kV/10kV高壓供電線路中，可以對整個工作面或多個工作面的所有負(fù)荷進行集中補償，配合終端補償及終端設(shè)備變頻解決方案，可以從系統(tǒng)層面提高工作面功率因數(shù)、濾除電網(wǎng)諧波，提升供電線路傳輸及供電能力，節(jié)能降耗。

■  方案優(yōu)勢

◎ 穩(wěn)定高壓輸電電纜供電電壓，改善整個長距離供電系統(tǒng)電能質(zhì)量。

◎ 補償線路中無功電流，降低線路電流，降低無功損耗。

◎ 提高系統(tǒng)功率因數(shù)，配置容量足夠前提下可由0.5以下提升至0.99。

◎ 濾除系統(tǒng)中存在的諧波，降低各用電設(shè)備故障率，提高設(shè)備運行可靠性，大幅降低人力成本和物力成本。

◎ 保護功能齊全，便于確定故障點，易維護，運行可靠性高。

◎ 設(shè)備支持多種對外通訊模式，兼容智慧礦山標(biāo)準(zhǔn)通訊接口。

2. 工作面終端電網(wǎng)綜合調(diào)節(jié)控制裝置方案

煤礦井下綜采、掘進工作面的大型負(fù)荷設(shè)備與配套的供電電源之間的長距離供電、大型負(fù)荷的沖擊，使得供電電纜末端負(fù)載側(cè)的電源電壓偏低，電網(wǎng)諧波含量大。針對無功電流在電纜上所引起的電壓降問題可以采取近端無功補償?shù)姆桨附鉀Q，而有功電流在電纜上引起的電壓降問題往往是無法避免的。

針對上述問題，新風(fēng)光公司提出一種創(chuàng)新性的方案，在補償無功電流的基礎(chǔ)上，動態(tài)、實時的調(diào)控電源末端設(shè)備的供電電源電壓，補償因有功電流在電纜上產(chǎn)生的電壓降，從而保證末端設(shè)備的工作電源電壓需求。

■  方案優(yōu)勢

◎ 實時跟蹤負(fù)荷變化，動態(tài)連續(xù)平滑補償無功功率，提高供電系統(tǒng)設(shè)備容量的利用率。

◎ 動態(tài)、實時的調(diào)控電源末端設(shè)備的供電電源電壓，補償因有功電流在電纜上產(chǎn)生的電壓降。

◎ 使用本裝置可以保證井下設(shè)備啟動時電壓補償至額定電網(wǎng)電壓的97%，滿載運行時電網(wǎng)電壓值可補償至額定電網(wǎng)電壓的99%，進而完美解決長距離供電時末端電源電壓低的問題。

◎ 保護功能齊全，具有過壓、欠壓、過流、單元過熱、不均壓等保護，便于確定故障點，易維護，運行可靠性高。

◎ 支持多種對外通訊模式，兼容智慧礦山標(biāo)準(zhǔn)通訊接口。

◎ 延長移動變壓器與后級負(fù)荷設(shè)備的供電距離，避免因末端電源電壓低而頻繁移動變壓器設(shè)備，減輕煤礦井下掘進、綜采作業(yè)面的工作強度，提高工作效率。

3、低壓防爆SVG終端補償方案

在采煤、掘進工作面中，大型負(fù)荷設(shè)備諸如采煤機、掘進機、運輸機、泵站等與移動變電站之間的供電距離較長，設(shè)備啟動瞬間產(chǎn)生巨大無功沖擊，造成末端電壓跌落嚴(yán)重，設(shè)備啟動困難。

本方案采取無功補償裝置對掘進機設(shè)備單獨補償方式解決，將礦用隔爆兼本質(zhì)安全型低壓靜止無功發(fā)生器配置在工作面，并接于負(fù)荷設(shè)備側(cè)可以快速跟設(shè)備啟動瞬間產(chǎn)生的沖擊電流，調(diào)節(jié)交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，發(fā)出無功進行無功補償，用于提高末端網(wǎng)壓，穩(wěn)定設(shè)備運行，節(jié)能降耗。

■  方案優(yōu)勢

◎ 實時跟蹤負(fù)荷變化，動態(tài)響應(yīng)速度快，響應(yīng)時間≤ 20ms，動態(tài)連續(xù)平滑補償無功功率。

◎ 保護功能齊全，具有過壓、欠壓、過流、單元過熱、不均壓等保護，便于確定故障點，易維護，運行可靠性高。

◎ 設(shè)備內(nèi)部與電纜并聯(lián)，不影響負(fù)荷正常工作。

◎ 投切時無暫態(tài)沖擊，無合閘涌流，無需放電即可再投。

◎ 在額定電流的前提下，輸出電流諧波（THD）≤3%。

◎ 支持多種對外通訊模式，兼容智慧礦山標(biāo)準(zhǔn)通訊接口。

◎ 支持長距離供電，延長供電距離，減少移動變電站移動頻次，節(jié)約人力成本。

4、防爆變頻器針對負(fù)荷設(shè)備變頻軟啟動方案

綜采工作面采用長距離供電方式，負(fù)載電機（采煤機截割電機）直接啟動瞬間產(chǎn)生巨大無功沖擊，造成末端電壓跌落嚴(yán)重，設(shè)備啟動困難。

本方案采取變頻器對負(fù)載電機變頻軟啟方式解決，使用礦用隔爆兼本質(zhì)安全型變電變頻器（以下簡稱防爆變頻器）配置在工作面集中配電點，實現(xiàn)負(fù)載電機的變頻啟動。電機啟動到工頻后，通過對變頻器的輸出電壓相位做出調(diào)整，在轉(zhuǎn)換的瞬間，調(diào)整好輸出電壓的相位、頻率、幅值這三個參數(shù)完全與電網(wǎng)電壓一致，然后將電網(wǎng)電壓切入到電機端，調(diào)整完畢后，脫開變頻器，完全由電網(wǎng)工作于電機，從而實現(xiàn)變頻轉(zhuǎn)工頻的無擾切換。

■  方案優(yōu)勢

◎ 能實現(xiàn)大功率負(fù)載電機高精度的轉(zhuǎn)矩控制。

◎ 能實現(xiàn)大功率負(fù)載電機的軟啟、軟停和過程控制。

◎ 變頻轉(zhuǎn)工頻無擾切換，減小電流沖擊，延長機械設(shè)備使用壽命。

◎ 利用可編程控制器輕松實現(xiàn)各種工況的配合控制。

◎ 支持多種對外通訊模式，兼容智慧礦山標(biāo)準(zhǔn)通訊接口。

新風(fēng)光煤礦井下長距離供電綜合治理方案應(yīng)用效果

1、直接效果

2、 經(jīng)濟價值

配置防爆無功補償裝置后，通過功率因數(shù)提升、負(fù)荷電流下降、負(fù)載有效使用率提高等因素可實現(xiàn)節(jié)能供電，在提高供電質(zhì)量的同時可大幅節(jié)省電費支出。

根據(jù)無功經(jīng)濟當(dāng)量計算，每1kvar年節(jié)電量：

P =Qc×Cb1×Tn

式中：

P—年節(jié)電量

Qc—有效無功補償容量，1（kvar）；

Cb1—無功經(jīng)濟當(dāng)量，三級變壓，取0.1~0.15；

物理意義：每補償1kvar無功，有功損耗降低多少千瓦

Tn—設(shè)備年運行小時，6000h（按300天，每天20小時計算）；

由上式計算得：P=1×0.1×6000=600kWh

按每年工作6000小時（按1年12個月，每月25天，每天20小時計算）、電價0.57元計算：每1kvar年節(jié)能費用為342元；

以我公司6kV 2500kvar高壓防爆SVG為例，每年可節(jié)省電費約85.5萬元。

3、應(yīng)用案例

新風(fēng)光公司W(wǎng)J1-500/1140防爆SVG設(shè)備在兗州煤業(yè)某煤礦井下掘進工作面現(xiàn)場成功應(yīng)用，設(shè)備使用效果得到客戶的一致好評。

基本工況：后級負(fù)載為掘進機等，負(fù)荷共約310kW。 

安裝SVG主要作用：補償1140V負(fù)載無功，提高功率因數(shù)，治理 諧波，節(jié)能降耗。 

解決方法：掘進巷道末端增設(shè)無功補償裝置 WJ1-500/1140。補償率較高，效果明顯。

下圖為設(shè)備的現(xiàn)場圖片及設(shè)備運行報告。