科技发展计划课题行性研究报告
项目名称 功动补偿应研究
负责单位 **中源邯矿集团亨健矿业限公司
起止年限 2013年1月2013年2月
**中源邯矿集团亨健矿业限公司
课题名称：功动补偿应研究
二立项背景意义
亨健公司2006年11月邯矿集团整合原煤产量断刷新工作面电气设备总容量单机功率明显加供电距离加长电设备身功功率损耗存造成井电网功率素较低着动化水断提高日常生产中需量感性电设备(变频器软启动计算机控制系统等)电设备属非线性电设备典型谐波源
亨健公司电网会造成方面影响：
1功功率变时功率素降变压器容量增 充分发挥原供电设备效力
2线路输送功率相条件功率素降低线路中电 流增电压损失增加电动机启动运行困难导致供电质量降 增导线截面积相应增加色金属消耗量
3功率素降输电线路中功率损耗增加 煤矿供电系统中提高功率素补偿功功率降低电 消耗十分必
4产生量谐波典型谐波57次（5次高达20％）引起线路电压电流波形畸变降低电质量身设备安全稳定运行构成潜威胁
亨健公司配电室现滤波电容器抑制谐波容易引起电容器系统串联联谐振造成电容器电流电压轻者损坏设备身元件电容爆炸严重时发生爆炸事导致总闸跳闸造成面积停电生产带安全隐患
提高矿井供电质量提升电网供电功率数降低电网谐波保护电设备亨健公司研究决定现高压供电系统功率数补偿装置进行技术改造——采功动补偿装置
三课题国外现状水发展趋势
静止功补偿装置（SVG）年获发展已广泛应负载功补偿典型代表固定电容器＋晶闸控制电路控制电抗器（Fixed Capacitor＋Thyristor Controlled Reactor——FC＋TCR）晶闸投切电容器（Thyristor Switched Capacitor——TSC）获广泛应静止功功补偿装置重特性连续调节补偿装置功功率种连续调节调节TCR中晶闸触发延迟角实现TSC分组投切连续调节功功率TCR配合整体调整功功率连续调节具连续调节性响应迅速SVG功功率进行动态补偿补偿点电压接维持变
功补偿功补偿电源简称指满足电力网负荷端电压水济运行求必须电力网负荷端设置功电源电容器调相机等功补偿配置应采取基衡分级补偿便调整电压原接负荷端分散补偿减少功功率输送降低损耗减少压降较济效果集中安装变电站便控制操作利调整电压变电站安装功补偿设备容量般高峰负荷时变压器功率数达定数值 ( 35～ 110kV变电站达 09～095)考虑值根计算确定变电站视需安装调相机联电抗器动分组投切电容器组静止功补偿器等功补偿设备送电线路采中间 (串联 )电容补偿
电网中电力负荷电动机变压器等部分属感性电抗运行程中需设备提供相应功功率电网中安装联电容器步调相机等容性设备供感性电抗消耗部分功功率电网电源感性负荷提供功功率减少功功率电网中流动降低输电线路输送功功率造成电损耗改善电网运行条件种做法称功补偿
国电容器功补偿装置发展70年代初期参前苏联引进电容器功补偿装置国第代电容功功率补偿装置刀熔开关电力电容器组成电容器投切完全手动法需量变化调节 80 年代末种专投切电容器设计交流接触器(CJ 16CJ 19 CJ X 2C 等) 研制成功 该种接触器配合电容器切放电回路 (放电电容器端电压超额定电压 10 ) 保证电容器次投入时合闸涌流限制电容器额定电流 20倍电容器分组设置组电容器采循环投切保证接触器投切机会均等 延长装置寿命种触头补偿装置直延
着电子技术发展 90 年代中期种新型控制模式出现应晶闸取代交流接触器控制电容器投切该类型装置电路结构 保护开关 + 晶闸 + 电力电容器技术应 解决接触器机械寿命短问题提高功需求变化动态响应电容功补偿装置变化变化速度快负载较应
年结合触点装置触点装置优势混合型控制投切电容器功补偿装置逐渐采晶闸投切方式相 该种方式功补偿装置进行分级断续补偿
国际范围讲目前SVGSTATCOM已普遍应国外(指西欧美国日)SVG技术已较成熟SVG出现早应时间长仅ABB公司目前全世界投运SVG已超370套ABB西门子两公司已安装SVG总容量约9万Mvar（包括已退役装置）STATCOM装置20世纪示范工程世纪90年代末世纪初STATCOM日欧美广泛应尤冶金铁道等需快速动态功补偿场合2001—2003年美国输电网接连投运百Mvar级容量STATCOM表明STATCOM输电网中已完全进入实阶段**基电压源换流器技术STATCOM装置仅通改变母线接线方式变成背背直流输电电网潮流进行更效控制ABB公司2001统计目前全世界SVG投运容量超32000 MvarSTATCOM投运容量已超1 500Mvar
着电网断发展功功率进行控制补偿重性日俱增：①输电网络运行效率求日益提高效利输变电容量应功进行补偿②电源（尤水电）远离负荷中心远距离输电需灵活调控功支撑解决稳定性电压控制问题③配电网中存量电感性负载运行中消耗量功配电系统损耗增加④直流输电系统求换流器交流侧进行功控制⑤户供电电质量求日益提高电网功进行补偿尤动态补偿输配电系统中十分必
四容技术路线创新点技术关键
研究容关键技术
（）研究容 目前谐波背景功功率补偿装置部分采调谐电容器组补偿方式电容器串联电抗器方式进行功补偿调谐电容器组补偿方式电容器组回路串联谐振频率调低低次谐波基波时（50Hz）呈电容性提供需功功率改善功率数谐波频率时呈电感性防止联谐振发生电抗器电容器容量决定串联谐振频率串联6电抗器时串联谐振频率调低204 Hz
（二）关键技术
1滤波补偿装置总安装容量选择计算方法
2次滤波支路容量确定原方法次谐波支路数计算方法
3支路投入切判揣确定方法
4电抗器品质数（Q值）确定原计算方法
5采晶闸实现电力电容器涌流噪声需放电快速投切
（三）创新点：
1电压优先调节原 电网电压高出高设定值时逐步切电容器组直电压合格止 电网电压低低设定值时逐步投入电容器组母线电压始终处合格状态
2功动补偿功 电压标准范围时功欠补逐步投入电容器组功补逐级切电容器组系统处压功损耗
3智控制功 动作次数获高合格率智型控制器中根户负荷状况预先输入等容量投切等容量投切电容器组信息控制器计算寻找恰组合方式次性投切电容器组直接位较精确满足功求实现衡避免发生
投切震荡
4动手动功 系统需手动推出电容器组时应手动转换控制器动闭锁该组电容器组动控制
5障报警功 系统发生障时控制器发出声光报警显示障部位闭锁出口
6综合保护功 套装置开关保护（选配）压欠压流（短路）熔断器流保护氧化锌避雷器接保护速断保护开口三角电压保护零序继电保护（选配）双星衡保护（选配）等实现四遥功
五预期目标济效益社会效益推广应背景
全动功补偿装置先进设计科学配置 功先进 运行 采新技术保证井供电稳定减少维护工作量减少维修费提高 供电质量保证矿山安全生产 全动功补偿装置类产品中处领先水性安装方便 济耐寿命长具十分广阔推广前景保障煤矿预防事安全生 产中起独特作
项目完成投入运行会公司高压压电网电压质量达国标求降低线路投入提高设备电率矿井电费幅降低节约电费
该装置应场合十分广泛包括冶金企业冶炼企业供热企业公电网等国民济部门国许供电企业（北京供电局）已求安装功功率补偿装置具备消谐功国关电网节降损谁污染谁冶理源政策国家标准GBT14549进步执行必项目推广利创造十分广阔情景
六课题实施点费情况规模进度安排
工程点 **省**市**县康庄乡姬庄村东
费130万元
规模进度进度安排：2013年1月—2月
七课题承担员（包括课题负责课题承担员单位职称职务工作分工）：
课题负责
课题负责
单位
职称
职务
工作分工
**雪彬
亨健矿业限公司
助理工程师机电理
机电副总理
组织实施
课题承担员
姓名
单位
职称
职务
工作分工
吴军山
亨健矿业限公司
工程师
机电副总工程师
组织实施
郎志勇
亨健矿业限公司
助理工程师
机电区长
具体实施
郑东林
亨健矿业限公司
机电区支部书记
具体实施
王琪
亨健矿业限公司
助理工程师
机电副区长
具体实施
严增强
亨健矿业限公司
机电副区长
具体实施
郝金辉
亨健矿业限公司
助理工程师
技术员
具体实施
孙天昊
亨健矿业限公司
技术员
技术员
具体实施
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项目名称 功动补偿应研究
负责单位 **中源邯矿集团亨健矿业限公司
起止年限 2013年1月2013年2月
**中源邯矿集团亨健矿业限公司
课题名称：功动补偿应研究
二立项背景意义
亨健公司2006年11月邯矿集团整合原煤产量断刷新工作面电气设备总容量单机功率明显加供电距离加长电设备身功功率损耗存造成井电网功率素较低着动化水断提高日常生产中需量感性电设备(变频器软启动计算机控制系统等)电设备属非线性电设备典型谐波源
亨健公司电网会造成方面影响：
1功功率变时功率素降变压器容量增 充分发挥原供电设备效力
2线路输送功率相条件功率素降低线路中电 流增电压损失增加电动机启动运行困难导致供电质量降 增导线截面积相应增加色金属消耗量
3功率素降输电线路中功率损耗增加 煤矿供电系统中提高功率素补偿功功率降低电 消耗十分必
4产生量谐波典型谐波57次（5次高达20％）引起线路电压电流波形畸变降低电质量身设备安全稳定运行构成潜威胁
亨健公司配电室现滤波电容器抑制谐波容易引起电容器系统串联联谐振造成电容器电流电压轻者损坏设备身元件电容爆炸严重时发生爆炸事导致总闸跳闸造成面积停电生产带安全隐患
提高矿井供电质量提升电网供电功率数降低电网谐波保护电设备亨健公司研究决定现高压供电系统功率数补偿装置进行技术改造——采功动补偿装置
三课题国外现状水发展趋势
静止功补偿装置（SVG）年获发展已广泛应负载功补偿典型代表固定电容器＋晶闸控制电路控制电抗器（Fixed Capacitor＋Thyristor Controlled Reactor——FC＋TCR）晶闸投切电容器（Thyristor Switched Capacitor——TSC）获广泛应静止功功补偿装置重特性连续调节补偿装置功功率种连续调节调节TCR中晶闸触发延迟角实现TSC分组投切连续调节功功率TCR配合整体调整功功率连续调节具连续调节性响应迅速SVG功功率进行动态补偿补偿点电压接维持变
功补偿功补偿电源简称指满足电力网负荷端电压水济运行求必须电力网负荷端设置功电源电容器调相机等功补偿配置应采取基衡分级补偿便调整电压原接负荷端分散补偿减少功功率输送降低损耗减少压降较济效果集中安装变电站便控制操作利调整电压变电站安装功补偿设备容量般高峰负荷时变压器功率数达定数值 ( 35～ 110kV变电站达 09～095)考虑值根计算确定变电站视需安装调相机联电抗器动分组投切电容器组静止功补偿器等功补偿设备送电线路采中间 (串联 )电容补偿
电网中电力负荷电动机变压器等部分属感性电抗运行程中需设备提供相应功功率电网中安装联电容器步调相机等容性设备供感性电抗消耗部分功功率电网电源感性负荷提供功功率减少功功率电网中流动降低输电线路输送功功率造成电损耗改善电网运行条件种做法称功补偿
国电容器功补偿装置发展70年代初期参前苏联引进电容器功补偿装置国第代电容功功率补偿装置刀熔开关电力电容器组成电容器投切完全手动法需量变化调节 80 年代末种专投切电容器设计交流接触器(CJ 16CJ 19 CJ X 2C 等) 研制成功 该种接触器配合电容器切放电回路 (放电电容器端电压超额定电压 10 ) 保证电容器次投入时合闸涌流限制电容器额定电流 20倍电容器分组设置组电容器采循环投切保证接触器投切机会均等 延长装置寿命种触头补偿装置直延
着电子技术发展 90 年代中期种新型控制模式出现应晶闸取代交流接触器控制电容器投切该类型装置电路结构 保护开关 + 晶闸 + 电力电容器技术应 解决接触器机械寿命短问题提高功需求变化动态响应电容功补偿装置变化变化速度快负载较应
年结合触点装置触点装置优势混合型控制投切电容器功补偿装置逐渐采晶闸投切方式相 该种方式功补偿装置进行分级断续补偿
国际范围讲目前SVGSTATCOM已普遍应国外(指西欧美国日)SVG技术已较成熟SVG出现早应时间长仅ABB公司目前全世界投运SVG已超370套ABB西门子两公司已安装SVG总容量约9万Mvar（包括已退役装置）STATCOM装置20世纪示范工程世纪90年代末世纪初STATCOM日欧美广泛应尤冶金铁道等需快速动态功补偿场合2001—2003年美国输电网接连投运百Mvar级容量STATCOM表明STATCOM输电网中已完全进入实阶段**基电压源换流器技术STATCOM装置仅通改变母线接线方式变成背背直流输电电网潮流进行更效控制ABB公司2001统计目前全世界SVG投运容量超32000 MvarSTATCOM投运容量已超1 500Mvar
着电网断发展功功率进行控制补偿重性日俱增：①输电网络运行效率求日益提高效利输变电容量应功进行补偿②电源（尤水电）远离负荷中心远距离输电需灵活调控功支撑解决稳定性电压控制问题③配电网中存量电感性负载运行中消耗量功配电系统损耗增加④直流输电系统求换流器交流侧进行功控制⑤户供电电质量求日益提高电网功进行补偿尤动态补偿输配电系统中十分必
四容技术路线创新点技术关键
研究容关键技术
（）研究容 目前谐波背景功功率补偿装置部分采调谐电容器组补偿方式电容器串联电抗器方式进行功补偿调谐电容器组补偿方式电容器组回路串联谐振频率调低低次谐波基波时（50Hz）呈电容性提供需功功率改善功率数谐波频率时呈电感性防止联谐振发生电抗器电容器容量决定串联谐振频率串联6电抗器时串联谐振频率调低204 Hz
（二）关键技术
1滤波补偿装置总安装容量选择计算方法
2次滤波支路容量确定原方法次谐波支路数计算方法
3支路投入切判揣确定方法
4电抗器品质数（Q值）确定原计算方法
5采晶闸实现电力电容器涌流噪声需放电快速投切
（三）创新点：
1电压优先调节原 电网电压高出高设定值时逐步切电容器组直电压合格止 电网电压低低设定值时逐步投入电容器组母线电压始终处合格状态
2功动补偿功 电压标准范围时功欠补逐步投入电容器组功补逐级切电容器组系统处压功损耗
3智控制功 动作次数获高合格率智型控制器中根户负荷状况预先输入等容量投切等容量投切电容器组信息控制器计算寻找恰组合方式次性投切电容器组直接位较精确满足功求实现衡避免发生
投切震荡
4动手动功 系统需手动推出电容器组时应手动转换控制器动闭锁该组电容器组动控制
5障报警功 系统发生障时控制器发出声光报警显示障部位闭锁出口
6综合保护功 套装置开关保护（选配）压欠压流（短路）熔断器流保护氧化锌避雷器接保护速断保护开口三角电压保护零序继电保护（选配）双星衡保护（选配）等实现四遥功
五预期目标济效益社会效益推广应背景
全动功补偿装置先进设计科学配置 功先进 运行 采新技术保证井供电稳定减少维护工作量减少维修费提高 供电质量保证矿山安全生产 全动功补偿装置类产品中处领先水性安装方便 济耐寿命长具十分广阔推广前景保障煤矿预防事安全生 产中起独特作
项目完成投入运行会公司高压压电网电压质量达国标求降低线路投入提高设备电率矿井电费幅降低节约电费
该装置应场合十分广泛包括冶金企业冶炼企业供热企业公电网等国民济部门国许供电企业（北京供电局）已求安装功功率补偿装置具备消谐功国关电网节降损谁污染谁冶理源政策国家标准GBT14549进步执行必项目推广利创造十分广阔情景
六课题实施点费情况规模进度安排
工程点 **省**市**县康庄乡姬庄村东
费130万元
规模进度进度安排：2013年1月—2月
七课题承担员（包括课题负责课题承担员单位职称职务工作分工）：
课题负责
课题负责
单位
职称
职务
工作分工
**雪彬
亨健矿业限公司
助理工程师机电理
机电副总理
组织实施
课题承担员
姓名
单位
职称
职务
工作分工
吴军山
亨健矿业限公司
工程师
机电副总工程师
组织实施
郎志勇
亨健矿业限公司
助理工程师
机电区长
具体实施
郑东林
亨健矿业限公司
机电区支部书记
具体实施
王琪
亨健矿业限公司
助理工程师
机电副区长
具体实施
严增强
亨健矿业限公司
机电副区长
具体实施
郝金辉
亨健矿业限公司
助理工程师
技术员
具体实施
孙天昊
亨健矿业限公司
技术员
技术员
具体实施
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