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电压无功补偿对于大型煤矿电力系统的安全生产运行、电气设备的效率和寿命、降耗节能等方面起着重要的作用。系统中大量的大型感性负载造成系统中出现无功分量（感性无功），功率因数降低，致使系统母线电压下降，线路传输损耗增加。为减少这种情况的影响，应在系统中投入容性负载（即补偿电容器），以抵消感性无功。传统的做法是在系统的母线上并联电容器或电容组，根据系统功率因数的大小，进行人工或自动投切电容器。这种方法存在着明显的不足，(1)每次投切电容器对系统无功的影响都是固定值，而系统需要补偿的无功都是随时间变化的，因此这种方法不可能使功率因数保持在一个较高的水平；（2）由于电容器在切除后需要一定时间放电，必须延时才可再次投入，因而实时性受到限制;(3)电容器在投入时会产生过电压，这样对电容器和系统中一些元件寿命有一定的影响。现介绍的电压无功自动调节装置从根本上克服了传统无功补偿设备的不足，可以使系统电压精度、功率因数维持在较高的水平。 设计原理 电容器的无功计算公式： Q＝2πfCU2 （1） 式中Q为电容器的无功输出功率；f为系统频率；C为电容器容量；U为电容器端电压。 由式（1）可以看出，调整电容器端电压U即可调整电容器无功输出功率Q。 本装置将电容器通过一个电压调节装置接入系统。通过调整电压调节装置而调节电容器端电压，从而调节电容器的无功输出功率，以达到补偿系统无功的目的。由于电容器是固定接入，不存在放电问题，不需要调整延时，电压实时分级调节，每次调节电容器端电压的变化量很小。因此可以实时跟踪系统的无功变化而调节电容器的无功输出。另外，由于调节中不存在过电压，故可有效的延长系统中元件的使用寿命。 组成及调整原则 图1中的控制器是由单片机为核心的构成的现场控制系统。由PT和CT输入系统电压和电流，计算当前电压和功率因数，从而决定调整参数。 由于系统电压和功率因数是相互影响、密切联系的，一般情况下，仅调整一项是不能满足要求的。因此，要根据当前系统的状态，对系统的电压和无功输出的调整作综合考虑。 系统当前状态分类如图2所示，图2中纵轴为系统电压（U）,横轴为系统功率因数（cosφ），依所整定的系统电压上、下限和功率因数上、下限共分为9个工作区，其中第九工作区为正常工作区，其系统电压和功率因数均满足要求。其余8个区至少有一项不满足要求，需要按一定的规则进行调整（表1）。当优先调整项调整后仍不满足要求时，再调整辅助调整项。 3．控制器 本装置所有动作均由控制器控制完成。图3中①人机界面由液晶显示器、键盘组成，用于设置定值等参数，如PT、CT变化，电压上下限，功率上下限等；②交流输入电路用于对PT、CT的输出进行交换和采样；③开关量输出电路用于系统电压和无功功率的分级调整，应采用继电器输入模式；④开关量输入电路可采用光耦输入，用于监视电压分接开关和调压器的当前档位，以防止档位到达极限后继续动作；⑤通信电路用于远动系统或综合自动化系统传送数据，一般采用RS485或CAN网接口；⑥单片机系统由高性能8位或16位微控制器、12位以上的AD以及相关的外围芯片组成，软件编制应按表1的调整原则进行，同时应具有失压闭锁，PT、CT断电自锁、档位极限闭锁和告警，手动操作、动作次数的记录和通信等功能。