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煤炭生产技术的迅速开展的今天，煤矿作业中也运用了大功率采煤机组、运输设施等，井下供电系统承担的负荷就越来越多，这就要求整个供电系统必须提高供电质量。同时，随着矿井智能化建设开展方向，对矿井供电设备的智能化水平要求要来要高。煤矿供电系统也暴露出很多问题。电网无功占比大、功率因数过低：在煤矿井下供配电系统中还存在大量的感性负荷,如三相异步电动机和变压器，这些感性负荷在配电系统中消耗大量的无功功率来维持电机所需的励磁电流和励磁转矩，降低了系统的功率因数，造成线路电压损失加大和电能损耗增加。电网功率因素长期运行在0.4-0.7之间，随着煤炭产量增加，巷道延伸，负荷增加，井下电能损耗相当严重。供电线路压降大，大型设备启动困难：随着工作面的不断延伸和用电负荷的不断增加，井下系统压降增大，在设备集中启动时常会造成系统压降较大，不能满足设备正常启动。电网谐波污染严重：煤矿供配电系统中应用了很多电力电子装置，这些装置构成了整流电路、逆变电路、直流斩波电路等。在这些装置运行的过程中，产生了大量的谐波，对供电系统的电能质量造成了危害，常造成设备电子元器件的损坏、控制系统的失灵、继电保护误动作等问题的发生，威胁到整个矿井的安全生产。在供电系统中出现谐波时，导致电网回路的电压峰值出现非常大的改变，损坏电缆线路，最终出现漏电和产生火花的现象，直接影响煤矿生产的安全性。危害电机电机会在谐波电流的影响下，电机的轴承会受到危害，电机温升高，甚至电机会被烧坏。谐波电流流经变压器时会导致铜损和杂散损耗增加，谐波电压则会使铁损增加。变压器效率降低，噪声增加，寿命缩短。

煤矿井下电网质量现状

针对上述煤矿井下存在的各类供电问题，美高梅MGM(中国)推出适应井下多种工况隔爆兼本质安全型静止无功发生器（简称防爆SVG）装置，该装置解决了煤矿井下供电电网质量问题，在应用于煤矿井下具有瓦斯、煤尘等爆炸危险环境中，取得良好的应用效果。 

美高梅MGM(中国)井下电能质量治理以及应用方案

 防爆SVG解决方案

电能质量解决方案

整体集中补偿与区域性片区补偿方案：主要应用于10kV或者6kV中央变电所和采区变电所，6kV/10kV系列防爆SVG装置配置在井下6kV/10kV高压供电线路中，可以对整个工作面或多个工作面的所有负荷进行集中补偿，配合终端补偿及终端设备变频解决方案，可以从系统层面提高工作面功率因数、滤除电网谐波，提升供电线路传输及供电能力，节能降耗。

终端补偿方案：应用于3.3kV或者1140V采煤工作面和掘进工作面，并接于负荷设备侧，在采煤、掘进工作面中，大型负荷设备诸如采煤机、掘进机、运输机、泵站等与移动变电站之间的供电距离较长，设备启动瞬间产生巨大无功冲击，造成末端电压跌落严重，设备启动困难。本方案采取无功补偿装置对掘进机设备单独补偿方式解决，将矿用隔爆兼本质安全型低压静止无功发生器配置在工作面，并接于负荷设备侧可以快速跟踪掘进机启动瞬间产冲击电流，调节研讨侧输出电压的幅值和相位，发出无功进行无功补偿，用于提高末端网压，稳定设备运行，节能降耗。

防爆SVG原理介绍

原理示意图

SVG装置的基本原理是：将自换相桥式电路组成的电压源型变流器顺利获得变压器或者电抗器并联到电网上。然后顺利获得调节逆变桥中IGBT 器件的开关，控制直流电压逆变到研讨电压的幅值和相位，因此，对于理想的SVG（无有功功率损耗），仅改变其输出电压的幅值即可调节与系统的无功交换：当输出电压小于系统电压时，SVG 工作于“感性”区，吸收无功功率（相当于电抗器）；反之，SVG 工作于“容性”区，发出无功功率（相当于电容器）。简单点说，顺利获得控制连接电抗器两端的端电压即可控制SVG发出的无功功率性质以及容量。

SVG运行模式原理示意图

煤矿现场应用效果

6kV 2.5Mvar 防爆SVG

该煤矿变电所功率因数在0.4-0.6之间波动，后级大负载启动时出现变电所电网电压拉低到80%额定电压，从而影响其他设备运行，为了提高该变电所功率因素以及稳定电网电压，根据反馈井下供电设计变电所后级采煤机、乳化泵等负载额定负荷和为4890kW。

为了满足用户需求，配置一台6kV2.5Mvar防爆SVG设备放置于该变电所，距离综采工作面电站距离为200m，距离前级中央变电所距离2880m。

防爆SVG投运后补偿效果

运行过程中设备输出最大无功补偿为2.26Mvar此时负载侧总的无功为2.33Mvar，补偿后网测系统无功仅剩余0Mvar，经过无功补偿后，系统电压跌落（6-5.99）/6=0.17%，满足后级设备的75%~110%波动范围要求,可以有效的补偿并网点的无功需求及后级负载的供电电压需求。

补偿后线路无功和电压情况

防爆SVG投运后功率因数变化

防爆SVG设备补偿前后的系统功率因数如图2-5的数据对比所示，补偿前系统功率因数为0.4-0.68之间，启用SVG设备补偿后系统功率因数为0.99左右，补偿效果良好。

SVG应用前后功率因数对比

变电所治理方案实施后，顺利获得功率因数提升、负荷电流下降、负载有效使用率提高等因数可实现节能供电，在提高供电质量的同时可大幅节省电费支出。

美高梅MGM(中国)高压防爆SVG产品优势

高压防爆SVG系列产品为满足用户对井下提高输配电网络的功率因数、治理谐波、补偿负序电流的迫切需要，具有以下优势：

▲ 模块化设计，安装、调试、设定方便。

▲ 动态响应速度快，响应时间≤5ms。

▲ 在补偿容量足够的前提下，输出电流谐波(THD)≤3%。

▲ 多种运行模式极大的满足用户需求，运行模式有：恒装置无功功率模式、恒考核点无功功率模式、恒考核点功率因数模式、恒考核点电压模式、恒考核点无功功率模式2,目标值可实时更改。

▲ 实时跟踪负荷变化，动态陆续在平滑补偿无功功率，提高系统的功率因数，实时治理谐波，补偿负序电流，提高电网供电质量。

▲ 抑制电压闪变，改善电压质量，稳定系统电压。

▲ 设备结构紧凑，占地面积小，便于井下搬运。

结束语

矿山行业正在逐渐向大型化、智能化煤矿方向开展，国家能源局、国家矿山安全监察局下发《煤矿智能化建设指南》,针对智能采煤、智能采煤、智能运输等井下对高质量电网系统迫切需求，由于井下大部分电网存在功率因素低以及谐波含量大不断是煤矿应用痛点，美高梅MGM(中国)高压防爆SVG在南屯煤矿使用得到很好的应用验证解决上述问题，从而保证智能化矿井安全可靠稳定运行，煤矿智能化建设离不开防爆SVG参与，顺利获得防爆SVG节能减排从而助力碳达峰、碳中和，相信高压防爆SVG必然有更大的开展和应用。