2、隔爆型双回路真空起动器的无功补偿设计
矿用隔爆型无功补偿.
ZRKJTBBZ-1140(660)系列矿用防爆型自动无功功率补偿装置产品使用说明书浙江能容电力设备有限公司1、概述目前，在各工业企业中，由于感性负载的大量使用而导致供电系统功率因数偏低成为普遍存在的问题。
而功率因数的降低将造成能源的浪费，设备端电压的降低，供电系统容量的增大等一系列的问题。
提高功率因数已成为很多企业的节能项目之一。
在煤矿企业中，供电系统的负载以三相异步电动机为主，使功率因数偏低的问题更为突出。
同时，煤矿井下复杂的环境条件和对电气设备的特殊要求，为提高功率因数带来了更多的技术困难和更高的要求。
所以提高煤矿井下大功率设备的功率因数,对矿井的节能降耗有着重要的意义。
我公司生产的ZRKJTBBZ系列矿用隔爆型无功功率补偿馈电装置（以下简称装置），用于煤矿井下具有煤尘或甲烷混合物的爆炸性气体环境中，在交流50Hz、额定电压为1140V或660V的煤矿井下移动变电站，做馈电总开关和无功功率自动补偿、滤波。
无功补偿方面可根据无功功率大小，功率因数和电压范围，自动跟踪控制电容器投切补偿，提高系统功率因数，并具有滤波功能，能有效地提高供电系统电能质量和配电网络的安全稳定；馈电总开关具漏电保护、漏电闭锁、过载、短路、三相不平衡（包括断相）、欠压等多种保护功能。
防爆电容补偿柜特性：由于防爆配电柜的所有元件都装在隔爆型防爆腔内，空气不能流动，散热问题成为该防爆柜所要解决的关键问题。
在这里我公司采用了一种新的散热技术-热管散热技术。
(1)热管技术原理热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。
由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。
(2)(2)结构布置我们将主回路设计成一个大单元，安装在长方形防爆腔内后壁，后壁上通过一个过度散热器与发热元件接合，防爆外壳外壁加焊槽形散热器，过度散热器与槽形散热器通过热管相连接。
无功补偿
无功补偿的意义
谐波电流会对供电系统中的电器设备产生损害，不仅 造成企业检修费用提高，而且对供电系统的安全稳定运行 埋下很大隐患。 基于以上分析，要求企业必须对供电系统存在的此类 危害进行治理。无功功率补偿技术(SVC)是一种挖掘现有
电力资源潜力、改善电能质量、消除此类事故隐患的行之
有效的方法之一，对供电系统的安全稳定运行具有非常重 大的意义。
吴佳祥
无功补偿
无功补偿的意义 无功补偿的基本原理
提高功率因数的方法
无功补偿的意义
随着我国电力工业的不断发展大范围的高压输电 网络逐渐发展形成，同时对电网无功功率的要求也日
益严格。无功功率如同有功功率一样，是保证电力系
统的电能质量、降低电能损耗以及保证其安全运行所 部不可缺少的部分。电网无功功率不平衡将导致系统 电压的巨大波动，严重时会导致用电设备的损坏，出 现系统电压崩溃和稳定破坏事故。
无功补偿的意义
研究无功功率，可以解决现代电力系统中与无功功率相关的一 系列技术问题。与无功功率相关的技术问题很多，主要有：
1.无功功率静态稳定问题； 2.电容性无功功率引起的发电机自励磁问题； 3.因潜供电流引起的单相快速自动重合闸电弧不能熄灭问题；
4.冲击性无功负荷的调节问题；
5.无功功率中的高次谐波公害和闪变问题； 6.跟随馈电系统引起的负荷功率因数的变化与改善问题。
无功补偿的基本原理
无功补偿的基本原理实质上就是把具有容性功率 负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路上, 能量
在两种负荷之间相互交换。这样， 感性负荷所需要的
无功功率可由容性负荷输出的无功功率来补偿。即把 原来是由电网或者变压器提供的无功功率， 改为由交 流电力电容器来提供。
矿用隔爆型无功功率自动补偿装置的应用
供电系统的三相交流电源，经装置接线盒的进出线喇叭 口，引入接线盒内，将 U、V、W 三相电源连接至隔爆腔接线柱 上并引入隔离开关箱体，电流互感器 CT1 串接在供电系统的 电源线的 W 相上，其二次侧 K11 和 K12 作为采样电流信号与 隔离变压器的二次侧采样电压信号送入无功功率补偿控制器 RVT；电压和电流信号经控制器 RVT 处理后，给出投入或切除 控制信号，经可编程控制器使与控制信号相对应的电容器组通 过抑制涌流电抗器投入或直接切除。以保证无功功率补偿的容 量跟随网络变化使供电系统的功率因数稳定在设定的目标值 上。无功功率补偿控制器 RVT 同时将各信号数据与设定值比 较，以确定是否启动保护，同时经液晶屏显示各种数据。
１ 装置的特点
（1）可以自动跟踪负载的无功功率变化情况，判断所需要 的无功功率补偿容量，自动控制本装置对终端负载的无功功率 进行自动补偿。
（2）由于采用了特殊的控制方式，所以在电力电容器投入 时，产生涌流很小，不会对电容器本身和系统造成冲击，有完善 的过电压、欠电压、操作过电压、限制浪涌电路、短路保护及电 容器放电回路等措施。
要提高功率因数，使供电系统得到改善。】 ＴＭ７１４ 【文献标识码】 A
【文章编号】 2095- 3518（2012）08－59－01
郑煤集团超化煤矿井下 21 采区变电所，所带的设备较多， 而且地点较远，对供电系统而言，形成一个难题。因此，通过研 究和分析，我们决定在变电所内安装 BBW1- 360/660 型隔爆 型无功功率自动补偿装置，从而提高其功率因数，解决电源供 电容量及末端线路压降大的问题。
（3）可同时检测和显示系统功率因数、电压、电流及视在功 率、有功功率、无功功率、谐波电压、谐波电流等主要参数。
（4）具有谐波电压和谐波电流测量、保护装置。 （5）使用本装置后，可将被补偿的供电系统的功率因数提 高到 0.9 以上，提高端电压 5%左右，解决电器设备末端起车困 难的问题,降低线路损耗和变压器的损耗，减少线路电流，节约 用电。
QJZ-4001140(660)矿用隔爆兼本质安全型双速真空电磁起动器使用说明书
起动器控制线使用的导线，千伏级为红色，并套有红色耐热塑料套管；本质安全回路为蓝色；接地线为黑色， 其余线为黄色或其他颜色，所有导线两端均按原理图套上有线号的套管。
3.2 各元器件在线路中的作用 QS－隔离换向开关 KM1、KM2－真空接触器 FU1、FU2－主回路熔断器 F1、F2－控制电源一次侧熔断器 FV1、FV2－阻容过电压吸收装置 TC1－控制电源变压器 KM11、KM22－带延时头的中间断电器 KA1、KA2－交流中间继电器 K1、K2、K3、K4、K2F－直流继电器 KS1、KS2、KS3、KS4、KS5－延时继电器 PV－数字电压表 PA－数字电流表 F3、F4、F5－控制回路熔断器，BLX、6×30，电流分别为6A、3A、3A KX1、KX2－本安组件 TK1、TK2－本安变压器 C1、C2－电容 AP1、AP2－综合电机综合保护器 TA1、TA2、TA3－电流互感器AP1(AP2)配用 AZ－回路运行故障显示 S1、S2－钮子开关 SA1－万能转换试验开关 SA2－万能转换低速到高速切换开关 Ve－整流桥块 SB5－急停按钮 SB1－低速起动按钮 SB2－高速起动按钮 SB3－停止按钮 SB4－复位按钮 4 电气原理(见附图) 4.1 单机 4.1.1 单机、手动 4.1.1.1 近控：低速、高速回路先导插件上扭子开关均打到近控位置，SA2打到“单机手动切换” ，S2打“手动”,在主回路不漏 电情况下，按本机低速起动按钮SB1、KX1吸合，KS5吸合，同时K4吸合，K1、KA1、KM1依次吸合，低速起动，接着KM11吸 合而使KX1自保和KS4吸合，K4也自保。 再按本机高速起动按钮SB2，KX2吸合，K3和K2吸合后，K1、KA1、KM1依次失电，低速回路停止运行，同时KA2、KM2依次吸 合，高速回路起动，高速回路起动后KM22吸合并自保。
QJZ-200S、300S、400S(智能)矿用隔爆兼本质安全型真空电磁起动器使用说明书
在开关使用安装前，应仔细阅读本使用说明书QJZ — / 1140（660）S200300400矿用隔爆兼本质安全型双速电动机真空电磁起动器使 用 说 明 书哈尔滨煤矿电器厂在开关使用安装前，应仔细阅读本使用说明书一、用途及使用条件1、用途：QJZ— 200、300、400 /1140（660）S矿用隔爆兼本质安全型双速电动机真空电磁起动器（以下简称起动器）适用于煤矿井下和其它周围介质含有爆炸性气体（甲烷混合物）的环境中，在交流50Hz、1140V或660V，电流至200A、300A、400A的线路中，对三相鼠笼型双速感应电动机进行起动和停止控制。
起动器使用PIR — 400SH智能型单片机综合保护器，具有过载、相不平衡、漏电闭锁、短路等保护及相应的故障显示。
显示采用10×5汉字字符液晶显示器，配合菜单式人机交互界面，操作直观简便。
起动器的控制电路使用XD-3型本质安全型先导组件，使其远方控制电路为本质安全型电路。
2、工作条件a、环境温度－5～40℃；b、海拔高度不超过2,000m，气压为0.8×105 ~ 1.1×105 Pa；c、周围空气相对湿度不大于95%（+25℃）；d、在有沼气爆炸性混合物的矿井中；e、在无显著摇动与冲击振动的地方；f、在无破坏绝缘的气体或蒸汽的环境中；g、与水平面的安装倾斜度不超过15°；h、在无滴水的地方；i、污染等级3级；j、防护等级IP54；k、安装类别Ⅲ 类。
3、防爆型式及防爆标志防爆型式：矿用隔爆兼本质安全型防爆标志：Exd[ib]Ⅰ4、产品型号及其含义起动器的型号及其含义如下：Q J Z — 200、300、400 / 1140（660） S5、执行标准：Q/HMD 017－2008 矿用隔爆兼本质安全型双速电动机真空电磁起动器MT/T592-1996 矿用隔爆型低压交流双速真空电磁起动器GB3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求；GB3836.2-2000 爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型“d”；GB3836.3-2000 爆炸性气体环境用电气设备第3部分：增安型“e”；GB3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“i”。
QBZ-2X120-1140-660SF 矿用隔爆型双电源双风机真空电磁起动器
生产许可证号:XK06-114-00369双PLC切换·智能化保护QBZ－2×120/1140(660)SF原型号QBZ-4×120/1140（660）SF煤矿风机用隔爆型双电源真空电磁起动器使用说明书EXdI济源市科灵电器有限责任公司1 2 3 4 5 版本号发布日期2008.12公 司 简 介济源市科灵电器有限责任公司是集各类防爆电器产品研发、制造、销售、服务为一体的集团化公司。
总公司位于济源市科技工业园区，占地面积29000平方米，建筑面积16000平方米，总投资2000余万元，年产各类高低压防爆开关10000余台，年产值1.5亿。
为济源市重点工业企业。
公司于2002年被河南省科技厅认定为高新技术企业，同时为济源市产学研基地和西安电子科技大学产学研基地，济源市合同守信用单位，并通过了ISO9001、2000质量体系认证。
公司产品共有10大系列30余个品种，均取得了防爆合格证、安全标志准用证和生产许可证。
公司投资控股的西安科灵自动化科技有限公司，位于西安高新技术开发区 企业一号公园，总投资1025万元，主要从事矿用高新技术产品的研发及高低压永磁及固封断路器的制造。
公司遵循“科技为本，灵动发展”的战略思想，以“诚信经营、不断创新”的经营理念，始终专注和服务于矿用电气产品的开拓与发展，并立志推动中国煤碳开采事业进步!煤矿风机用隔爆型双电源真空电磁起动器——双PLC自动切换装置一、用途及使用条件：1、用途QBZ-2×120/1140（660）SF煤矿风机用隔爆型双电源真空电磁起动器（以下简称起动器）适用于含有爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的矿井中，在交流50HZ，额定电压1140V或660V的线路中，对三相鼠笼式电动机起动、停止进行控制和保护，并可在停止时进行换向。
该起动器是针对煤矿井下大量使用的对旋式风机或单风机，实现采掘工作面双风机双电源， 并可自动切换。
QBZ-200N+63矿用隔爆型双回路真空可逆磁力起动器的研发与应用
Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔａ ｄ Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ Ｚ一０ Ｎ ＋６ ｎｎ ｘ ｌｓｏ － ｒ ｏ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｐ ｉ ｔ ｆＱＢ ２ ０ ｃ ｏ ３ Ｍｉｉｇ Ｅ ｐｏ ｉｎ Ｐ ｏ ｆ
Ｄｏ ｂｅ－ ｏ ｐ Ｖａ ｕ ｍ ｖ ｓｂｅ Ｅｌｃ ｒ － ｇｎ ｔ ａｒ ｕ ｌ－ ｏ ｃ ｕ Ｒｅ ｅｒ ｉｌ ｅ ｔｏ－ Ｌ Ｍａ ｅ ｉ Ｓｔ ｔ ｃ ｅｒ
２ ）无运 行 、 障记 忆 和 故 障 中 文 显示 功 能 ， 故 地
面 调度 中心 无法对 起 动器实 现遥测 、 控 。 遥
对 此 ， 《 矿 安 全 规 程 》 定 的要 求 ， 研 发 按 煤 规 新
了一种 Ｑ Ｚ一 ０ Ｎ＋６ Ｂ ２０ ３矿 用 隔爆 型 双 回路 真 空 可
断技术 。
１ ）无法 完成控 制 和保护 ， 比如 液压 制 动系 统关
闭 ， 车主 电动机必 须 断 电停 止运行 。 Байду номын сангаас
３ ）具 有 各 种 故 障 的 白检 和 整 定 功 能 ， 障 记 故
忆 ， 中文 显示 以及通 信功 能 。 全 ４ ）在 地面 调 度 中心 可 以 实 现对 双 回路 可 逆 起 动器 的遥 测 、 遥控 。 ３ 主要 电气原 理
ｄ ｓｇ ｅ ｕｉｅ ｎ ｓ ａ ｄ ｇ ｉ ｏ ｄ ｅｆｃ ． ｅ ｉ ｎ ｒ ｑ ｒ ｍｅ ｔ ｎ ａｎｓｇ ｏ ｆｅ ｔ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ： ｄ ｕ ｌ — ｏ ｅ ｅ ｓ ｌ ｔ ｒ ｒ Ｃ ｐ ｏ ｅ ｔｒ ｘ ｌ ｓｏ — ｒ ｏ ｏ ｂ ｅ ｌ ｐ ｒ ｖ ｒ ｉ ｅ ｓａ ｔ ；Ｓ Ｍ ｒ ｔｃｏ ；ｅ ｐ ｏ ｉｎ ｐ ｏ ｆ ｏ ｂ ｅ
简称 ： 车 ） 绞 的配 电 中 ， 多使 用 传 统 的矿 用 隔爆 型 大
矿用隔爆型无功功率补偿装置箱体的设计
在煤 矿 企业 里 ， 经 常会 使 用 大 量 的感 性 负 载 ， 这 些 感 性 负载 会 导致 无功 功 率 的增 加 ， 而无 功 功 率 的增 加 ， 会导致 总电流增大 ， 从而增加设备及线路损耗 ， 致使供 电系统功率 因数偏低 ， 而功率因数的降低则会造 成设 备端电压 的降低 、 能源的浪费 、 供 电系统容量的增大等 系列 的问题 ， 并引起变压器及线路压降增大 ， 使 电网 电压剧烈波动 ， 而且谐波会使设备产生附加谐波损耗 ， 降低供 配 电设 备 及用 电设 备 的效 率 ， 还 会 引起 过 电压 、 过 电流使 变压 器 严 重 过 热 ， 使 电容器 、 电缆过热 ， 绝 缘 老化 ， 寿命 缩 短 ， 谐 波 还可 导 致 继 电保 护 和 自动 装 置 的 误 动作 。 所 以通过 无 功功 率补 偿 提 高 煤 矿井 下 大 功 率 设 备 的功率 因数 对 矿 井 的 节 能 降 耗 有 着 重 要 的 意 义 ， 比 如 降低损耗 ， 提高供 电效率 ， 改善 电网的电压波形 ， 减 小 谐 波分 量 和解 决 负 序 电流 问题 ， 避 免 高 次 谐 波 引 起 的 附加 电能损 失 和局 部过 热 。但 是煤 矿 井 下 环 境条 件 复 杂， 对 电气设 备 有很 多 特殊 要 求 ， 提高 功 率 因数 有很 多 技术 困难 ， 所 以 研 究 矿 用 隔爆 型 无 功 功 率 补 偿 装 置 是 很有 必 要 的 。 １无 功补 偿 的基本 原 理 电网 中的 电力 负载 如 电动 机 、 变压器等 ， 大部 分 属 于感 性 负载 ， 必 须 依 靠 建 立 交 变 磁 场 才 能 进 行 能 量 的 转换 和 传递 ， 所 以在 运行 过 程 中 ， 需 要 消 耗 大 量 的无 功 功率来建立和维持交变磁场 ， 导致供 电系统 功率因数 大 幅度 降低 。 在 电容 负载 中产 生 的 超前 无 功 电流 与 在 电感 负 载 中产 生 的滞后 无 功 电流 能 够 互相 补 偿 。 因此 在 电 网 中 并联无功补偿设备 ， 通 过给电机等感性负载输 出无功 功率 ， 可 以大 幅度 减少 电 网 电源 的无 功 功 率 输 出 ， 从 而 降低 损耗 ， 提 高供 电效 率 。 ２隔爆 壳体 的设 计 煤矿井 下 电 气 设 备 的 壳 体 必 须 防爆 ， 否 则 如 果 在 井下电气设备产生火花 ， 从壳体传 出， 就会 引起煤矿井 下瓦斯爆炸。因此隔爆壳体 的设计对 于井下 电气设备 的安全性十分重要 ， 为实现设备 的安全性 ， 隔爆箱体必
无功功率补偿的常见方法及方式
无功功率补偿的常见方法及方式
1、无功功率补偿的常见方法（1）并联电容器组电力电容器是一种静止的无功补偿设备。
它的主要作用是向电力系统提供无功功率，提高功率因数。
采用就地无功补偿，可以减少输电线路输送电流，起到减少线路能量损耗和压降，改善电能质量和提高设备利用率的重要作用。
图 1 电容组(2) 静止无功补偿器静止无功补偿器是一种没有旋转部件，快速、平滑可控的动态无功功率补偿装置。
它是将可控的电抗器和电力电容器（固定或分组投切）并联使用。
电容器可发出无功功率（容性的），可控电抗器可吸收无功功率（感性的）。
通过对电抗器进行调节，可以使整个装置平滑地从发出无功功率改变到吸收无功功率（或反向进行），并且响应快速。
(3) 同步补偿运行于电动机状态，不带机械负载也不带原动机，只向电力系统提供或吸收无功功率的同步电机。
用于改善电网功率因数，维持电网电压水平。
2、无功功率补偿的方式（1）、集中补偿：装设在企业或地方总变电所6~35KV母线上，可减少高压线路的无功损耗，而且能提高本变电所的供电电压质量。
（2）、分散补偿：装设在功率因数较低的车间或村镇终端变、配电所的高压或低压母线上。
这种方式与集中补偿有相同的优点，但无功容量较小，效果较明显。
（3）、就地补偿：装设在
异步电动机或电感性用电设备附近，就地进行补偿。
这种方式既能提高用电设备供电回路的功率因数，又能改变用电设备的电压质量。
矿用隔爆兼本质安全型高压软起动（二篇）
矿用隔爆兼本质安全型高压软起动一、用途矿用隔爆兼本质安全型交流高压软起动器（以下简称软起动器，适用于具有爆炸性危险气体及粉尘的煤矿井下，对额定电压3.3～10kV、额定频率50HZ、额定电流至400A的三相交流高压电机进行重负荷软起动。
具有起动电流平滑可调、起动速度平稳、起动性能可靠、对电网冲击小等优点，其起动电流可根据现场实际工况进行调整。
能满足水泵、风机、带式输送机、刮板运输机、空气压缩机、冷凝器、离心机、链式驱动装置、螺旋式进料机、升降机等不同负载对象的控制要求，是真正的可控软起动、软停止。
与KJ系列煤矿井下电力电网监控系统连接，可以实现远程自动控制及监测、监控电力设备，实现变电所无人值守等现代化管理。
二、功能与特点1．该产品采用创新设计的快开门型隔爆外壳，小车式结构，操作简便可靠；并采用新型PMC固体绝缘材料，绝缘等级高；（该产品获得一项专利）2.选用美国本秀（BENSHAW）原装进口控制器，采用先进的电力电子元器件和全数字速度控制技术、可实现电流、速度的闭环控制，能够精确控制起动电流。
3.采用高性能的数字信号处理器（32的DSP芯片）为控制核心，先进的电子式电压互感器高精度采样，提高了可靠性和安全性；4．多种软起动方式（如：限流模式、恒转矩、电压模式、双斜坡、泵控等），满足不同领域不同设备的需求；5．具有完善的电机保护功能，40种过载曲线选择，可在线监测多种参数，旁路后仍对电机运行状态进行检测保护等功能；6．具有起动电流平滑可调、起动速度平稳、起动性能可靠、减小起动过程中起动电流对电网冲的冲击，避免巨大的机械冲击对设备造成的损坏等优点；其S形起动曲线可根据现场实际工况进行调整；7．控制器具有自检、故障自诊断、事件长期记忆功能，抗干扰能力强。
8．可根据用户需要配合公司生产的矿用隔爆型双回路真空电磁起动器实现一拖二、一拖三、一拖四、二拖四等模式。
9．配有标准的RS485通讯接口，可实现遥测、遥信、遥控、遥调等四遥功能；三、主要技术数据矿用隔爆兼本质安全型高压软起动（二）引言：矿用隔爆兼本质安全型高压软起动是一种为采矿行业设计的高压软起动装置。
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隔爆型双回路真空起动器的无功补偿设计
摘 要 针对目前煤矿低压供电系统中存在的功率因数低问题和煤矿现有电气设备无功补偿方式的不足，基于普遍使用的隔爆型双回路真空起动器设计了一种的无功补偿装置，阐述了改造后的结构组成，详细描绘了接触器、时间继电器和电容投切的补偿原理，根据标准给出了电容、电阻和电抗器的计算方法。
实验结果表明该系统具有较良好的补偿效果。
关键词 无功补偿；隔爆；起动器 1 引言
井下采区变电所，其低压系统的平均功率因数通常在0.7左右，普遍偏低，结果既增加了线路的损耗，又导致设备的容量不能充分发挥，综合经济效益较差。
常用的解决办法是在煤矿区域变电所和地面中央变电所集中装设大容量的电容器，以对6 kV 以上高压电网的进行无功功率补偿[1]。
但是对于由660 V(或1 140 V)的低压供电系统供电的井下负荷都处于供电网络的最末端，集中补偿的方法就无法解决这些支路和供电系统的无功电能损失问题。
为扩大补偿区域，使其进一步向用电线路末端扩展，通常采用分散就地补偿的方法[2~3]。
该方法是将电容器组分别安装在较大型用电设备处，将电容器组单独制成一体，另外还有一个控制箱专门控制电容器的投入与断开。
据井下现场使用情况来看，虽然取得了一定效果，但井下工作空间有限，且各类用电设备因有防爆要求，而体积重量均较大，其在井下使用起来很不方便，加之井下用电设备大多数移动频繁，拆卸安装都很麻烦，使得这种低压自动补偿装置的普及率较低。
为解决这一矛盾，开发研制一种集无功补偿与电机保护功能于一体的低压防爆真空补偿起动器。
2 系统工作原理与结构设计
2.1 结构设计
因目前井下所用各类防爆起动器为检修方便外壳内均有较大空间，故通过适当调整开关内部件位置，则可以将补偿电容器置于原起动器防爆外壳内，而不需要加大外壳体积。
对于双向可逆防爆开关，因其外壳内装有两个电路板，在两个线路板间的空间则可安装补偿电容器。
因电容器组额定容量较小工作中释放的热量不大，通过外壳自然散热可以解决问题。
本文选择本单位研制的QBZ-120+30矿用隔爆型双回路真空起动器[4]为研究对象，设计的补偿起动器的内装有真空电磁起动器本体和电容器。
隔爆外壳上部为接线腔,下部为主腔，中间由接线板隔开，主腔后部装设电容器，面装设起动器本体。
外壳背面设计一个后门，以利于更换或根据负荷大小调整电容器。
因补偿电容器虽接有放电的电阻，但为保证安全达到充分放电，还是需要十分钟后方可开盖，因此前面板设计一个由螺栓紧固的前门而不是快开门结构[5]。
如有故障情况，十分钟内既可卸下螺栓，又防止了误操作。
其它电气元器件全部安装在本体架上，易损件全部设计在本体面向前门侧，可在不取出本体时更换，前门开启后可方便地取出本体。
2.2 工作原理
QBZ-120+30矿用隔爆型双回路真空起动器主要适用于煤矿井下交流50Hz 、电压为380 V 或660 V ，既可以同时控制和保护容量为(90+15) kW 及以下的2台电机拖动1台防爆电气的设备，又可以分别控制和保护2台容量为90、15 kW 及以下的防爆电气设备。
双回路起动器主、辅助回路均具有过载、短路、断相、漏地闭锁和风电延时闭锁保护功能。
在控制水泵、自吸水泵时，双回路起动器可自动完成“有水自动开车、无水自动停车”的控制和保护功能。
如图1所示的补偿起动器在电机正常状态下的起动和停止及电动机保护与QBZ 系列起动器基本相同，补偿起动器的改进之处就在于负载侧并入补偿电容器及利用接触器的常闭接点，在起动器处于断电状态时通过放电电阻对电容器快速放电。
用时间继电器将电容器组延时接入主电路，是为了避免送电瞬间因电容器组充电造成电流波动而影响负载正常工作。
控制过程如下：
(1)按下起动按钮Q A →2ZJ ⎧⎨⎩水泵启动（动作过程见文献[4])线圈得电并自锁
→KT 线圈得电→
KT2KT1⎧⎨⎩延时一段时间后闭合延时一段时间后断开
→接入补偿电容C (2)按下停止按钮T A →2ZJ ⎧⎨⎩水泵停止（动作过程见文献[4])线圈失电
→KT 线圈失电→
KT2KT1⎧⎨⎩立即断开立即闭合
→补偿电容C 迅速放电
图1 隔爆型无功补偿双回路真空起动器电气原理图
2.3 系统参数的形成
2.3.1补偿电容的确定
选用干式电容器，克服了以前油介质电容器过热、漏油、体积大的缺点。
电容器电压等级应等同于起动器设计电压等级,电容器容量选择应考虑负载功率。
可利用下列公式计算出电容量：
1Q 3cos ()c p p U I tg tg ϕϕϕ=- (1)
其中c Q 为电容器的电容量（kvar ）,p U 为开关的额定相电压，p I 为开关的额定相电流，l U 为开关的额定线电压，l I 为开关的额定线电流，1,ϕϕ分别为加装电容器组前后的现场可测的电流与电压的相位差，,f ω分别为电网的角频率和工频频率。
根据实际经验cos ϕ可取0.95。
低压系统补偿一般采用“Y ”型电容接法，电容C 的值可按下列式(4)计算：
3,l p l p U U I I ==，p p I CU ω= (2)
C U I U I U Q p p p l l c ω2333=== (3)
可推导出:
223*26c c p p
Q Q C U f fU ππ== (4) 2.3.2放电电阻的确定
对低压电容器组按《低压无功功率补偿装置》(企业标准)规定，放电设施应保证电容器断开后，从额定电压峰值放电至50V 历时不大于lmin 。
无功功率补偿用电容器放电电阻的计算公式如下：
)/(*10*1526c P Q U R ≤ (5)
这样电容器两端电压U 降到安全值U aq 时的经历的时间为[5]:
aq aq U U C R t /*41.1lg ***3.2= (6)
其中U 为电源电压，aq U 为降到的安全电压，R 为放电电阻，C 为每相的电容。
当快速放电出现故障时，电容器内部有常接放电电阻,可在3min 内放至安全电压,这样电容器回路便有安全、可靠性。
2.3.3限制高次谐波和涌流的串联电抗器的确定
由于电容器投入电网时涌流大于额定电流的50~200倍，为了解决特别明显的涌流现象，应在电容器输电线路中串入限流电抗器。
限制高次谐波和涌流的串联电抗器的电抗值，应使回路对被限制的谐波的电阻抗呈感性，对限制五次及以上谐波的电抗值
C L X X %5= (7)
其中L X 为待求的感抗，C X 为电容器的容抗。
2.4实验结果
现场使用DZFC-1电能综合分析测试仪测得数据如表 1所示。
实验过程中起动0.95，电流下降了59A ，无功功率减少了72KW ，补偿效果十分明显。
3 总结
在现有QBZ-120系列起动器的基础上增加了无功补偿功能，由于补偿电容已安装在起动器的防爆外壳内，故使用方便，占地面积小，且同样可满足防爆要求。
而且由于补偿作用元件不单独配置防爆外壳，所以与“隔爆型低压无功功率自动补偿器”[2~3]相比，具有结构简单、成本低、维修方便，为井下普遍推广使用创造了条件。
该装置即满足了水泵电机的保护要求又可大大减少电能的损失，必将会在煤矿企业得到广泛的应用。
参考文献
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[2] 王海珍, 王彦文. 新型矿用隔爆型无功自动补偿装置的研制[J].煤矿机电,2000,1: 28-30.
[3] 王秀兰. 隔爆型无功功率自动补偿装置在煤矿井下低压供电系统中的应用[J]. 山西师范大学学报(自然科学版),2009, 12: 64-65.
[4] 张卫国. QBZ-120+30矿用隔爆型双回路真空起动器[J]. 煤炭科学技术,2004,32(6):71-73.
[5] 王玉生. 新型真空电磁起动器—补偿起动器[J].山西煤炭技术,2000, 3:61-62.
作者简介：马天兵，男，主要从事机电一体化方面的研究。