韩宝锋
杭州银湖电气设备有限公司 浙江 杭州 310000
摘要：矿井采用的可控整流型大功率直流提升机是一种典型的冲击性负荷，它的运行给电网带来了大量的无功冲击，致使电网电压波动，严重威胁供电系统的安全运行。本文分析了矿井提升机系统的工况，针对其负载的特殊性进行电能质量测试，给与合理的无功补偿方案，并对其治理效果进行说明。并结合TCT（高阻抗可控电抗器）型无功补偿装置工作原理和在矿井提升机中的应用，对其适应性进行了阐述，以供参考。
关键词:提升机；无功补偿；滤波；TCT
1. 某矿井主井提升机电能质量测试
某铜矿由其附近的110KV变电站的6KV侧直接供电，提升机为单独的6KV电源供电，由于铜矿的主要负载为提升机，故提升机的功率因数的高低直接影响供电，在主井提升机就地安装一套MCR（磁阀式可控电抗器）型动态无功补偿装置，自MCR-SVC投运以来，月平均功率因数在0.82左右，无法达到设计要求的0.92以上，故对主井6KV电源侧进行了电能质量测试：
主井直流提升系统的参数：
主电动机功率为：2800KW；电压：DC1000V；电流：3110A；励磁电压：DC220V；励磁电流：72.1A；提升速度：10m/s，当前运行速度：7m/s。
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从有功、无功和功率因数的数据曲线上可以看出，提升机的无功变化为毫秒级，MCR-SVC通过采样、计算、脉冲输出等工作流程，其响应时间无法达到系统的需求，故MCR-SVC补偿装置的响应时间慢是提升机无功功率因数低的主要原因。故本次的方案为将MCR更换为响应时间更快的TCT。
2、MCR的工作原理
磁控电抗器采用直流助磁原理，利用附加直流所产生的直流磁通使工作铁芯柱饱和，调节晶闸管触发延迟角的大小可以改变铁芯磁饱和度，实现电抗值的连续可调，从而达到控制电抗器容量的目的，原理如图2所示。其内部为全静态结构，无运动部件，工作可靠性高。
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TCT的工作原理和技术特点
3.1 TCT的工作原理
高阻抗式可控并联电抗器（TCT）利用晶闸管等电力电子器件控制高阻抗变压器二次绕组，通过移相控制晶闸管的导通角，实现感性无功功率的平滑调节，原理如图3所示。其核心技术为晶闸管运行在低压控制绕组，电抗器本体采用专有技术设计成封闭磁路结构。
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高阻抗式可控并联电抗器（TCT）是一种新型可控电抗器，可快速提供感性无功功率，也可和电容器组组成SVC，实现容性-感性无功功率平滑调节，对无功波动频繁、波动幅度较大的负荷有较好的补偿效果。
3.2 TCT的技术特点
2.2.1 响应时间：TCT的本体是一台高阻抗变压器，高压侧的电压、电流值与低压侧的对应值按匝数比同步变化，晶闸管每半个周波就可导通一次，本体阶跃响应时间小于10ms。控制器采用DSP（高速数字信号处理器），运算速度极高，执行一条指令所需时间为纳秒级，所以系统总的响应时间在15ms以内。
3.2.2 可靠性高：TCT工作原理简单，本体与常规变压器区别仅是阻抗电压百分数高很多，不存在低压侧短路电流冲击的问题。 晶闸管阀连接在低压绕组，其端电压为1～2kV，无需大量晶闸管串联。
3.2.3 其他优点：TCT铁芯无小截面阀式结构，整个磁路上始终处于不饱和，具有铁芯始终工作在线性区，电感线性度好，补偿精确；铁芯发热均匀，不存在局部饱和及温升过高问题，避免长期运行导致绝缘老化；磁滞损耗小；噪音低，不会因为铁芯局部饱和作用产生很大的噪音。
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4. 改造后的运行效果
通过本次改造后，经过1个多月的运行，主井提升机的月平均功率因数已经达到了0.92以上。TCT型动态无功补偿装置具备快速的响应时间、较低的损耗和噪音，是提升机就地补偿的理想方式。
5. TCT型动态无功补偿装置在其他行业的应用
由于TCT型动态无功补偿装置快速的响应时间和较强的环境适应能力，可应用于负荷变化快和具有冲击性负荷的工况。如矿井提升机、轧机、电弧炉等。同时可和无源滤波器组成TCT型动态无功补偿兼滤波装置，在补偿无功的同时对系统谐波进行治理。
参考文献：
1.陈柏超．新型可控饱和电抗器理论及应用．武汉：武汉水利电力大学出版社，1999
2.T．J．E米勒主编，胡国根译．电力系统无功功率控制．北京：水利电力出版社，1990
3.杨光;高阻抗变压器型可控并联电抗器电磁特性研究;华北电力大学(北京);2018年
4.周腊吾，徐勇，朱青，朱英浩.新型可控电抗器的工作原理及选型分析.变压器，2003，40（8）