张瑞涛
神东煤炭集团补连塔煤矿综采三队，内蒙古 鄂尔多斯 017200
摘要：在煤矿矿井日常工作中，由于受到多种因素的影响，井下供电系统容易出现功率因数不足的问题，从而对相关工作造成了不良的影响。伴随着煤矿矿井综采工作的不断开展，相关电气设备的单机功率与总装机容量出现了大幅升高，因此，为了确保相关设备的合理运行，结合具体工程实际，在分析矿井现有供电系统存在问题的基础上，对井下供电系统无功补偿方原理及方案进行分析，并对其应用效果做出探究。实践表明，在供电系统运行过程中，通过无功补偿技术的合理应用有利于实现井下配电网电力损耗的降低，对于供电能力的改善与电力运行成本的控制具有重要价值。
关键词：煤矿；供电系统；无功补偿技术；应用方法
引言
随着社会生产力水平的提升，相关生产工作对于能源的依赖性不断提升，然而，由于多年的开采，现阶段，我国浅层煤炭资源的储量相对较少，因此，为了合理实现社会生产需求的合理满足，积极做好深煤层开采工作已经逐渐成为了当前我国煤炭行业的发展方向。在这一过程中，随着深度的不断加大，煤矿井下供电线路的长度随之得到了提升，进而造成了电网负荷量的提升，换而言之，供电质量和供电效果直接影响了煤炭行业的生产效率。针对这一问题，本文针对现阶段煤矿井下供电系统运行状况进行分析，分析了无功补偿技术的原理和类型，以应用无功补偿技术改善煤矿井下供电效果，更好地为煤矿行业发展服务。
一、煤矿矿井供电系统概述
煤矿矿井供电系统多数位于矿区井下，因此，其运行的外部环境条件相对较为恶劣，普遍具有潮湿阴暗的特征。作为重要的电力供应设施，井下供电系统主要以电缆作为媒介对各个用电设备进行连接，因此，在用电过程中，若电力负荷出现较大的变化，则会对电力线路造成极为不利的影响。同时，由于地下环境因素较为复杂，因此，岩石坠落以及矿车碾压等问题均有可能对电缆造成损坏，进而导致井下供电问题的出现。在日常工作中，部分大型电力设备主要采用全压启动的方式运行，因此，在启动瞬间，电力系统能的瞬时电流往往会远高于额定数值。
相关研究表明，在煤矿矿井供电系统中，由于受到负荷过重与电压波动等问题的影响，系统的稳定性与安全性往往容易受到影响与阻碍。对此，研究人员表示，通过无功补偿技术的应用，有利于实现上述问题的合理缓解，对于我国煤矿矿井电力供应工作的顺利开展具有积极价值。
二、无功功率与无功补偿技术
（一）无功功率
用电设备的功率主要分为无功功率与有功功率两组，研究人员表示，在运行过程中，设备不仅需要有功功率的支持，同时，其还需要从电网中进行无功功率的获取。例如，电动机在启动时往往需要首先进行旋转磁场的建立，以后带动相关设备进行机械运动，而转子旋转磁场则需要依靠无功功率创建。同时，变压器在运行过程中同样需要无功功率，只有这样才能合理实现交变磁场与感应电动势的产生，进而确保变压功能的实现。在电力设备运行过程中，若无功功率过少，则无法合理实现磁场的建立，若无功功率过多，则会导致附加损耗的出现。在电力资源供应过程中，如果依靠电网进行无功功率的传输，则会导致设备端电压的降低，从而不利于其正常运行，严重者甚至可导致用电设备出现烧毁问题，从而不利于日常工作的顺利开展。
（二）无功补偿技术
从使用原理的角度来看，无功补偿技术主要是通过对相关能量之间进行转换在实现设备无功功率的合理补偿。在运行过程中，井下电网往往会产生大量的感性负荷，其会对无功功率造成一定的损耗，进而造成电流与电压产生不同相位置，这些相位之间的差值被称作“功率因数角”。在应用过程中，对相关电路进行并联，则二者可以实现互补，从而对对方所释放出的能量进行合理的吸收，以便合理实现设备之间能量的有序转换，以便实现无功功率的提升与优化。实践表明在电力系统运行过程中，通过无功功率电源的设置，有利于实现对于电气设备运行过程中产生的感性负荷的支持，从而为相关负荷的存在提供可能。
三、无功补偿技术的常见类型
（一）集中无功补偿
该方式主要通过将电容器在母线一段进行并联的方式进行补偿，该方式的优势在于其可以有效实现对于电路电压的合理控制，从而合理提升电网对于电力能源的利用效率。同时，在该模式下，有利于实现电网维护难度的降低，对于无功负荷控制效果的提升具有积极价值。然而，其弊端在于不能合理实现能量损耗与无功负载的降低。
（二）分散无功补偿
该模式主要在变压器设备的低压端进行电容器的并联，从而实现设备支路功率的提升，基于该补偿模式下，电路设备能的电能与电流损耗情况都可以得到有效的降低与改善。
（三）就地无功补偿
该补偿方式主要指在用电设备的周围进行电容器的并联，从而有效实现电动机与电路的同路并联。多数情况下，该模式主要用于低压电网中，在该模式下，机械开关和晶闸管均可以作为投切开关，相关内容主要通过电压传感器进行控制实现线路电路范围的合理控制，实现电流与损耗之间保持正比例的关系。
四、无功补偿技术在矿井供电系统中应用价值
（一）实现矿井供电线路功率损耗值的降低
研究人员表示，在三相供电网络中，线路损耗以损耗为主，在煤矿矿井供电系统中，通过务无功偿可以有效实现自然功率的提升，因此，当电力负载量相对稳定的前提下，可以实现对于电路内功率损耗的有效控制，对于矿井电力系统运行效果的合理优化与改善具有积极的促进作用，有利于电力系统综合质量的优化。
（二）推动矿井电力系统线路电路供应能力的提升
实践表明，在矿井电力系统运行过程中，通过无功补偿技术的应用，电力线路负载电力可以合理实现降低，因此，相关电缆的横截面要求可以随之下调，从而有利于实现电能节约效果的优化，对于电力系统供电能力的优化与提升具有重要的作用。
（三）促进矿区综采过程中线路电压的损耗
在矿井电力系统中，通过无功补偿设备的应用，在矿区日常工作中，相关线路往往只需要较小的电流即可有效实现电能的合理运输与传播，这一举措对于电路中电压损失的抑制具有积极作用。同时，研究人员表示，该方式可以进一步促进电压稳定性的强化，有利于电力设备损耗情况的显著改善。
五、结束语
研究人员表示，对于井下电网系统而言，通过该技术的合理应用，有利于在用电量较高的基础上实现传输线路损耗的降低，进而实现电网设备应用性能的提升与优化。基于这一优势，在该技术的技术上，矿井主要变压器的容量和井下供电电缆的截面可以适当降低，从而有利于企业生产成本的控制，对于企业经营效益的提升具有良好的价值。总的来看，面对深煤层开发的行业发展趋势，无功补偿技术在我国煤炭行业电力系统建设过程中具有良好的应用前景，值得进行合理的应用。
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