李志貴

摘 要：為礦區(qū)提供安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟電能是礦區(qū)供電單位的宗旨，諧波成為影響電能質(zhì)量的重要因素。該文對某煤礦電網(wǎng)的諧波進行測試分析，并根據(jù)測試結(jié)果提出整治方案。

關(guān)鍵詞：無功補償裝置 安全生產(chǎn) 諧波 有源濾波

中圖分類號：TM712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（a）-0077-01隨著現(xiàn)代化礦井的建設(shè)，電力電子技術(shù)和計算機控制技術(shù)的大量應(yīng)用，大量諧波流入電網(wǎng)。就現(xiàn)代化煤礦變電站而言，煤礦諧波負荷源占總負荷比例越來越大。諧波的主要危害：增加電力設(shè)施負荷，降低系統(tǒng)功率因數(shù)，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的有效容量和效率，造成設(shè)備浪費、線路浪費和電能損失；諧波的易使供電系統(tǒng)發(fā)生諧振，造成過電壓使設(shè)備損壞；諧波使電動機、變壓器銅損、鐵損增加而過熱，其次使電動機震動增加；諧波含量較多的電流將使斷路器的遮斷能力降低，造成事故擴大化；諧波使變壓器鐵心產(chǎn)生磁滯伸縮現(xiàn)象，噪聲增加；諧波使電壓波形畸變，引起電機和變壓器絕緣游離放電，引起絕緣介質(zhì)強度降低，使用壽命縮短；諧波影響通信設(shè)備、繼電保護和自動裝置、測量設(shè)備和儀表等的可靠性。因此對煤礦電網(wǎng)諧波問題的研究與治理是十分必要。該文對神華寧夏煤業(yè)集團某現(xiàn)代化礦井的電網(wǎng)的諧波問題進行分析與研究。

1 煤礦電網(wǎng)諧波測試與分析

神華寧夏煤業(yè)集團剛建設(shè)投產(chǎn)的某現(xiàn)代化礦井為例，地面變電站為35 kV/10 kV變電站，在10 kVⅠ段母線、Ⅱ段母線分別裝有一套SVC無功補償裝置，濾波器設(shè)3、5、7、11次共四組濾波通道。總安裝容量約7.2 MVar，隨著礦井的投產(chǎn)，出現(xiàn)提升機整流柜快速熔斷器頻繁燒毀，給該礦安全持續(xù)生產(chǎn)帶來嚴重影響，并造成一定的經(jīng)濟損失，基于以上情況，對該礦電網(wǎng)進行了電能質(zhì)量測試。測試重點為35kV 變電站、無功補償裝置各支路、提升機配電室進了測試，提升機配電室總負荷約為60MVA，部分測試結(jié)果見表1。

其中無功補償裝置各支路、提升機配電室的電能質(zhì)量較差。根據(jù)與國家諧波標準進行對比分析，發(fā)現(xiàn)存在2、3、9、11、12、13、14、17次諧波電流超標，其中提升機配電室11、13、14次諧波嚴重超標。在分時段進行測試中發(fā)現(xiàn)2、3、9、10、11、12、13、14次諧波隨著煤礦生產(chǎn)負荷增大而增加，其中提升機配電室諧波分量最為嚴重。由于該提升機采用交-直-交變頻，在運行過程中，諧波含量隨著負荷的變化率而變化。地面35kV變電站裝設(shè)的SVC窩工補償裝置的TCR支路也成為一主要的諧波源，其產(chǎn)生的主要諧波為3、5、7、9、11、13次諧波。

2 整治方案

目前諧波治理的方法主要有無源濾波技術(shù)和有源濾波技術(shù)兩種。有源電力濾波器與無源濾波器相比，有源電力濾波器具有高度可控制和快速響應(yīng)特性，并且能跟蹤補償各次諧波、自動產(chǎn)生所需變化的無功功率，其特性不受系統(tǒng)影響，無諧波放大危險，相對體積重量較小等突出優(yōu)點，已成為電力諧波抑制和無功補償?shù)闹匾侄巍Ｓ性措娏V波器結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

如果在兩臺主井提升機處裝設(shè)無源濾波設(shè)備，容易與35 kV變電站裝設(shè)的SVC發(fā)生并聯(lián)諧振，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。根據(jù)據(jù)現(xiàn)場情況我們采用有源濾波設(shè)備對其進行治理。由于該礦的主諧波源為提升機的變頻設(shè)備，因此選擇對每臺提升機裝設(shè)一臺有源濾波器，對其產(chǎn)生的諧波進行就地治理。每臺提升機產(chǎn)生的總諧波電流為，有源濾波器的容量應(yīng)為，為了保證系統(tǒng)的安全運行可靠運行，需要留有20%的余量，即為0.81×120%=0.97MVar。因此需要有源裝置總的容量為0.97MVar，考慮考慮有源濾波器的標準型號，需要2臺1MVAR/500V的有源裝置并聯(lián)，總的容量為2MVAR，一次系統(tǒng)主井提升機的額定容量為5.6MW，SVC裝有3、5、7、11次無源濾波支路用以濾除TCR支路產(chǎn)生的諧波。有源濾波器采用“補償特定次數(shù)諧波”方法，與SVC的耦合程度小，其是否投入對系統(tǒng)的穩(wěn)定性基本沒有影響。

3 治理效果比較

通過裝設(shè)有源電力濾波器后測試結(jié)果與未裝有源電力濾波器的測試結(jié)果相比較，明顯發(fā)現(xiàn)裝有有源濾波器后各次諧波得到了很好的治理。

4 結(jié)語

煤礦電網(wǎng)諧波問題造成的故障普遍存在，并且會引起其他弱電系統(tǒng)誤報警或誤動作，造成安全隱患。針對煤礦電網(wǎng)進行電能質(zhì)量測試，據(jù)此提出治理方案進行綜合治理，有利于提高供配電網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性，降低系統(tǒng)損耗，提高能源利用水平，具有良好的社會、經(jīng)濟效益。

參考文獻

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