• 针对煤矿井下存在的各类长距离供电问题，开云(中国)推出适应多种工况的综合治理方案。

开云(中国)综合治理方案包括面向采掘工作面终端设备的电网综合调节装置、无功补偿装置、变频设备，用于解决综采工作面、掘进工作面的低压配电线路存在的末端电压低、功率因数低、大型负荷设备启动困难、谐波污染严重的问题；同时通过在变电所配置大容量无功补偿装置，用于提高系统电压稳定性、降低线路及变压器损耗、消除谐波污染、延长供电用电设备及输电电缆的使用寿命。

为适应不同煤矿现场的不同应用需求，在综合治理方案基础上分列出几种适应煤矿井下不同工况的解决方案。

1.高压防爆SVG集中补偿方案

自井上35kV/110kV变电所至井下中央变电所，中央变电所至采区变电所，采区变电所再至各采煤、掘进工作面，6kV/10kV供电电缆长度最长可超过10公里，末端多个工作面的大功率设备启动及正常工作时系统中存在大量的无功功率，严重影响供电质量。仅仅通过终端补偿及终端设备变频启动的方式不能有效解决6kV/10kV高压输电线路上的电能质量问题，需要搭配集中补偿方式对整个长距离供电系统提供解决方案。

6kV/10kV系列大容量无功补偿装置，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。

■  方案优势

◎ 稳定高压输电电缆供电电压，改善整个长距离供电系统电能质量。

◎ 补偿线路中无功电流，降低线路电流，降低无功损耗。

◎ 提高系统功率因数，配置容量足够前提下可由0.5以下提升至0.99。

◎ 滤除系统中存在的谐波，降低各用电设备故障率，提高设备运行可靠性，大幅降低人力成本和物力成本。

◎ 保护功能齐全，便于确定故障点，易维护，运行可靠性高。

◎ 设备支持多种对外通讯模式，兼容智慧矿山标准通讯接口。

2. 工作面终端电网综合调节控制装置方案

煤矿井下综采、掘进工作面的大型负荷设备与配套的供电电源之间的长距离供电、大型负荷的冲击，使得供电电缆末端负载侧的电源电压偏低，电网谐波含量大。针对无功电流在电缆上所引起的电压降问题可以采取近端无功补偿的方案解决，而有功电流在电缆上引起的电压降问题往往是无法避免的。

针对上述问题，开云(中国)公司提出一种创新性的方案，在补偿无功电流的基础上，动态、实时的调控电源末端设备的供电电源电压，补偿因有功电流在电缆上产生的电压降，从而保证末端设备的工作电源电压需求。

■  方案优势

◎ 实时跟踪负荷变化，动态连续平滑补偿无功功率，提高供电系统设备容量的利用率。

◎ 动态、实时的调控电源末端设备的供电电源电压，补偿因有功电流在电缆上产生的电压降。

◎ 使用本装置可以保证井下设备启动时电压补偿至额定电网电压的97%，满载运行时电网电压值可补偿至额定电网电压的99%，进而完美解决长距离供电时末端电源电压低的问题。

◎ 保护功能齐全，具有过压、欠压、过流、单元过热、不均压等保护，便于确定故障点，易维护，运行可靠性高。

◎ 支持多种对外通讯模式，兼容智慧矿山标准通讯接口。

◎ 延长移动变压器与后级负荷设备的供电距离，避免因末端电源电压低而频繁移动变压器设备，减轻煤矿井下掘进、综采作业面的工作强度，提高工作效率。

3、低压防爆SVG终端补偿方案

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设备启动瞬间产生的冲击电流，调节交流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。

■  方案优势

◎ 实时跟踪负荷变化，动态响应速度快，响应时间≤ 20ms，动态连续平滑补偿无功功率。

◎ 保护功能齐全，具有过压、欠压、过流、单元过热、不均压等保护，便于确定故障点，易维护，运行可靠性高。

◎ 设备内部与电缆并联，不影响负荷正常工作。

◎ 投切时无暂态冲击，无合闸涌流，无需放电即可再投。

◎ 在额定电流的前提下，输出电流谐波（THD）≤3%。

◎ 支持多种对外通讯模式，兼容智慧矿山标准通讯接口。

◎ 支持长距离供电，延长供电距离，减少移动变电站移动频次，节约人力成本。

4、防爆变频器针对负荷设备变频软启动方案

综采工作面采用长距离供电方式，负载电机（采煤机截割电机）直接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。

本方案采取变频器对负载电机变频软启方式解决，使用矿用隔爆兼本质安全型变电变频器（以下简称防爆变频器）配置在工作面集中配电点，实现负载电机的变频启动。电机启动到工频后，通过对变频器的输出电压相位做出调整，在转换的瞬间，调整好输出电压的相位、频率、幅值这三个参数完全与电网电压一致，然后将电网电压切入到电机端，调整完毕后，脱开变频器，完全由电网工作于电机，从而实现变频转工频的无扰切换。

■  方案优势

◎ 能实现大功率负载电机高精度的转矩控制。

◎ 能实现大功率负载电机的软启、软停和过程控制。

◎ 变频转工频无扰切换，减小电流冲击，延长机械设备使用寿命。

◎ 利用可编程控制器轻松实现各种工况的配合控制。

◎ 支持多种对外通讯模式，兼容智慧矿山标准通讯接口。

开云(中国)煤矿井下长距离供电综合治理方案应用效果

1、直接效果

2、 经济价值

配置防爆无功补偿装置后，通过功率因数提升、负荷电流下降、负载有效使用率提高等因素可实现节能供电，在提高供电质量的同时可大幅节省电费支出。

根据无功经济当量计算，每1kvar年节电量：

P =Qc×Cb1×Tn

式中：

P—年节电量

Qc—有效无功补偿容量，1（kvar）；

Cb1—无功经济当量，三级变压，取0.1~0.15；

物理意义：每补偿1kvar无功，有功损耗降低多少千瓦

Tn—设备年运行小时，6000h（按300天，每天20小时计算）；

由上式计算得：P=1×0.1×6000=600kWh

按每年工作6000小时（按1年12个月，每月25天，每天20小时计算）、电价0.57元计算：每1kvar年节能费用为342元；

以我公司6kV 2500kvar高压防爆SVG为例，每年可节省电费约85.5万元。

3、应用案例

开云(中国)公司WJ1-500/1140防爆SVG设备在兖州煤业某煤矿井下掘进工作面现场成功应用，设备使用效果得到客户的一致好评。

基本工况：后级负载为掘进机等，负荷共约310kW。 

安装SVG主要作用：补偿1140V负载无功，提高功率因数，治理 谐波，节能降耗。 

解决方法：掘进巷道末端增设无功补偿装置 WJ1-500/1140。补偿率较高，效果明显。

下图为设备的现场图片及设备运行报告。