一、掘进机无功补偿的意义

随着煤矿向高产高效的集约化方向发展，采掘设备的大型化、重型化已经成为发展的必然趋势。掘进机械的装机容量不断上升，而矿井的特殊环境使得井下电网容量非常有限，在这种供电条件下，大功率掘进机电机的起停对电网产生很大的冲击，造成电网电压瞬时大幅跌落、功率因数下降、输电损耗增加等。而掘进机受电端电压的降低，引起电机输出转矩减小、设备出力不足，电机长期处于过流过热状态，使电机绝缘老化加速，直到烧坏，设备故障率增加，设备服务年限下降。尤其在供电距离比较长的情况下，这种现象更为严重，无功功率引起线路压降和线路损耗使得掘进机启动比较困难。

为解决这个难题，本文提出对掘进机实施动态无功补偿方案。既在掘进机的供电环节中加设先进的SVG动态无功补偿装置，实现掘进机柔性输电(FACTS)。动态无功补偿的效果可以提高和稳定掘进机受电端电压、保证供电线路功率因数近似等于一；可以提升掘进机性能的发挥，延长供电距离；减少电网投资、降低线路损耗以达到节能目的；为掘进机变频改造提供可行的技术支持。

二、SVG无功补偿的优点

动态无功补偿有SVG（静止无功发生器）和SVC(主要指晶闸管或接触器投切电容电抗器)两种类型，但它们的特性功能却存在着较大的差异。具体说来，SVG和SVC相比有下列优越性：

a SVG输出电流不依赖于电压，表现为恒流源特性，具有更宽的运行范围。而SVC本质是阻抗型补偿，输出电流和电压成线性关系。因此系统电压变低时，同容量SVG可以比SVC提供更大的补偿容量。

b SVG比SVC具有更快的响应速度，因而更适合抑制电压闪变，SVG响应时间在10ms以内，而国内SVC响应时间一般在20~100ms。SVG从额定容性无功功率变为额定感性无功功率(或相反)可在l ms之内完成，这种响应速度完全可以胜任对冲击性负荷的补偿。

c SVG采用桥式交流电路的多重化技术、多电平技术或PWM技术来消除次数较低的谐波，并使较高次数如7、11等次谐波减小到可以接受的程度。而SVC本身要产生一定量的谐波，如TCR型的5、7次特征次谐波量比较大，占基波值的5%一8%;其他如SR，TCT等也产生3、5、7、11等次的高次谐波，这给SVC系统的滤波器设计带来许多困难。由于国家标准的相继出台，SVC在井下使用受到较大限制。

d 在故障条件下，SVG比SVC具有更好的控制稳定性。SVC使用了大量电容器、电抗器，当外部系统容量与补偿装置的容量可比时，SVC会产生不稳定性。SVG对外部系统运行条件和结构变化不敏感。

e 同容量SVG体积小于SVC。由于SVG使用直流电容器储能，因而可以减小电容器体积，且不需要并联电抗器即可以控制无功功率平滑变化，因此安装尺寸大大减小。

f SVG能够在一定范围内提供有功功率，减少有功功率冲击。SVC只能提供无功功率，不具备提供有功功率的功能。

g 通过仿真研究表明，暂态稳定问题中为使得电压恢复效果相同，安装SVG容量要比SVC节约20%左右。SVC发展历史相对于SVG来说要久远，因此其技术实现比较成熟，同时它还具有结构简单、控制算法容易实现、成本较低的优势，