煤礦電網(wǎng)電能質(zhì)量改善技術(shù)研究

1、1煤礦電網(wǎng)電能質(zhì)量改善技術(shù)研究匯報人：匯報人：孔慶澤孔慶澤2目錄1 引言2煤礦電能質(zhì)量存在的主要問題3 煤礦電能質(zhì)量解決方案及對比本文目錄本文目錄結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)4 煤礦電能質(zhì)量改善方案研究5 總結(jié)3 引言引言4煤礦電網(wǎng)nThe main electrical equipment主要用電設(shè)備主要用電設(shè)備 固定設(shè)備，采掘設(shè)備，運輸設(shè)備等。 固定設(shè)備由主扇風(fēng)機、空氣壓縮機、主抽水泵等組成。 井下采掘設(shè)備主要有：采煤機、刮板運輸機、采區(qū)水泵液壓泵站等設(shè)備。 運輸設(shè)備由礦車、電機車皮帶運輸機設(shè)備。1引言引言5煤礦電網(wǎng)nMining area power supply characteristics礦區(qū)供電特點

2、 煤礦生產(chǎn)對供電的可靠性要求提高。突然停電會造成重大人員傷亡和較大經(jīng)濟損失等負荷。 一級負荷主要有：通風(fēng)機、主抽水泵等。 二級負荷主要有：主井絞車、空氣壓縮機、采取變電所等。 由于爆炸產(chǎn)生的特殊性，礦井區(qū)要雙電源供電，當(dāng)任一電路發(fā)生故障、停止供電時，另一回路應(yīng)負擔(dān)礦井全部負荷。年產(chǎn)60，000噸一下的礦井采用單回路供電時，必須有備用電源。1引言引言61引言引言隨著建設(shè)高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井目標(biāo)的實施，煤礦自動化及信息化程度不斷提高，電力電子設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，大型煤礦機械裝備應(yīng)用也越來越廣泛。一方面煤礦大功率、非線性設(shè)備導(dǎo)致電網(wǎng)電能質(zhì)量降低，另一方面煤礦各種檢測控制設(shè)備對電能質(zhì)量

3、的要求越來越高，由此產(chǎn)生的矛盾越來越引起人們對煤礦電能質(zhì)量問題的重視。7煤礦電能質(zhì)量存在的主要問題8問題問題2煤礦電能質(zhì)量存在的主要問題煤礦電能質(zhì)量存在的主要問題2.1電壓偏差大2.2 電壓波動和閃變事故2.3 諧波含量高2.4 功率因數(shù)低92.1電壓偏差大電壓偏差是指供電系統(tǒng)各處的電壓偏離其額定值的百分比。當(dāng)線路傳輸功率時，電流將在線路阻抗上產(chǎn)生電壓損耗。煤礦開采負荷在綜采工作面相對集中，供電距離隨著采區(qū)開拓范圍的不斷擴大而增加，加大了線路電壓損耗，從而造成電壓偏差過大，影響煤礦的正常生產(chǎn)。煤礦主要通過降低線路阻抗，提高電壓等級，選用無功補償三種方式解決電壓偏差問題。10電壓波動和閃變，大功

4、率用電設(shè)備的啟停，造成公共連接點處電壓在短時間內(nèi)急劇變動，且偏離標(biāo)稱電壓值，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致同一電磁環(huán)境下的其他設(shè)備不能正常工作。電壓波動引起白熾燈的閃爍叫做閃變，人們通常以白熾燈的工況來衡量電壓波動值是否能夠被接受。隨著煤礦自動化程度的不斷提高，單機功率大、啟動頻繁的設(shè)備所造成的電壓波動，對煤礦供電系統(tǒng)造成的影響已不可忽視。2.2 電壓波動和閃變11電網(wǎng)諧波，隨著電力電子裝置在煤礦的普遍應(yīng)用，煤礦的電網(wǎng)諧波污染問題越來越引起人們的重視。為直流提升機供電的晶閘管變流裝置以及各種變頻器、逆變電源是煤礦電網(wǎng)中最主要的諧波源。此外，電機車、機修廠的電弧爐等也是造成煤礦電網(wǎng)電能質(zhì)量下降的因素之一。2.3

5、 諧波含量高122.4 功率因數(shù)低煤礦井下電網(wǎng)的功率因數(shù)通常較低。受困與井下惡劣的工作環(huán)境，地面無功補償裝置不能簡單的移植到井下。另一方面隨著井下用電設(shè)備電壓等級的提高，對各種無功補償裝置的防爆，絕緣等電氣性能又提出了更高的要求。井下的無功功率補償裝置僅近兩三年才得以應(yīng)用，且推廣有限。13煤礦電能質(zhì)量解決方案及對比143. 1 并聯(lián)電容器無功補償3. 2 靜止動態(tài)無功補償裝置( SVC)3. 3 其他補償方式介紹3 煤礦電能質(zhì)量解決方案及對比煤礦電能質(zhì)量解決方案及對比153. 1 并聯(lián)電容器無功補償并聯(lián)電容器無功補償并聯(lián)電容器是最簡單，也是應(yīng)用最普遍的無功補償方式。具有造價低廉，設(shè)備穩(wěn)定性好，

6、維護方便、故障范圍小、無振動與噪音、安裝地點靈活等優(yōu)點。其原理是利用電容器產(chǎn)生的無功功率與電感負載的無功相互交換，從而減少負載對電網(wǎng)的無功需求，進而提高負荷的功率因數(shù)。并聯(lián)電容器在礦山地面變電所廣泛應(yīng)用，低壓無功自動補償裝置近年也在井下得到一定應(yīng)用，實現(xiàn)對礦用機械設(shè)備的就地?zé)o功補償，效果明顯。163. 1 并聯(lián)電容器無功補償并聯(lián)電容器無功補償目前井下應(yīng)用的無功自動補償裝置，電壓等級多為660V 和1140V。隨著煤礦機械化程度的提高，出現(xiàn)了3. 3kV 和6kV 電壓等級的大功率采煤機械，現(xiàn)有的無功補償方式已不能滿足其無功補償?shù)囊?，急需開發(fā)新的高壓隔爆自動無功補償裝置。17靜止無功補償器主要

7、有晶閘管投切電容器、晶閘管控制電抗器和磁控電抗器( MCR) 等三種類型。這里主要介紹晶閘管控制電抗器( TCR) 。TCR 通常和電容器并聯(lián)使用。通過調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角度改變電抗器電流大小，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的動態(tài)無功補償。晶閘管控制電抗器系統(tǒng)原理如圖1 所示。3. 2 靜止動態(tài)無功補償裝置靜止動態(tài)無功補償裝置( SVC)18圖1 晶閘管控制電抗器系統(tǒng)3. 2 靜止動態(tài)無功補償裝置靜止動態(tài)無功補償裝置( SVC)19靜止無功補償器是一種性能優(yōu)越的動態(tài)無功補償裝置，由電容器組、飽和電抗器、可控硅勵磁調(diào)節(jié)器等組成。其具有動態(tài)補償反應(yīng)迅速、損耗小等優(yōu)點，缺點是，投資較大、設(shè)備體積大。靜止無功補償裝置可

8、以實現(xiàn)實時動態(tài)的大容量的無功補償，其和并聯(lián)電容器聯(lián)合使用還可以有效抑制電網(wǎng)高次諧波，比較適合煤礦變電所的大容量集中補償。3. 2 靜止動態(tài)無功補償裝置靜止動態(tài)無功補償裝置( SVC)20目前，電能質(zhì)量治理領(lǐng)域還有無功發(fā)生器目前，電能質(zhì)量治理領(lǐng)域還有無功發(fā)生器( SVG) 、有、有源電力濾波器源電力濾波器( APF) 等新型補償裝置，但由于其技術(shù)成熟等新型補償裝置，但由于其技術(shù)成熟度不高，造價高昂等缺點，還沒有得到普遍應(yīng)用，在煤礦度不高，造價高昂等缺點，還沒有得到普遍應(yīng)用，在煤礦電能質(zhì)量治理方面也沒有成功應(yīng)用的案例。電能質(zhì)量治理方面也沒有成功應(yīng)用的案例。3. 3 其他補償方式介紹其他補償方式介紹

9、214 煤礦電能質(zhì)量煤礦電能質(zhì)量改善方案研究改善方案研究22煤礦供電距離比較遠，用電設(shè)備多而分散，以及其生產(chǎn)條件的特殊性，決定了煤礦比較適合采用變電所集中補償和負載就地補償相結(jié)合的電能質(zhì)量治理方案。變電所用電負荷較大，適于采用靜止無功補償器進行大功率的補償，而對于井下用電負荷變動不大的單個負載采用價格低廉，維護方便的電容器補償更為適宜。具體方法如圖2 所示。4 煤礦電能質(zhì)量改善方案研究煤礦電能質(zhì)量改善方案研究23圖2 煤礦電網(wǎng)補償方式及區(qū)域分布4 煤礦電能質(zhì)量改善方案研究煤礦電能質(zhì)量改善方案研究24對煤礦井下的用電設(shè)備采用經(jīng)濟可靠的并聯(lián)電容器裝置，就地補償，濾除特定次數(shù)諧波并進行無功補償，既可以保證負載的用電質(zhì)量，還可以防止負載產(chǎn)生的諧波對上級電網(wǎng)的污染。對井下中央變電所和地面礦區(qū)變電所采用靜止無功補償器，綜合控制整個煤礦電網(wǎng)電能質(zhì)量在一個較好的水平。通過并聯(lián)電容器和靜止無功補償裝置的優(yōu)化組合，可以達到比較好的治理效果。此種方案經(jīng)濟實用，安全可靠。相對其他補償方式，具有投資少，有功損耗小，可靠性高等優(yōu)點。4 煤礦電能質(zhì)量改善方案研究煤礦電能質(zhì)量改善方案研究255 總結(jié)265總結(jié)總結(jié)煤礦傳統(tǒng)的電能質(zhì)量治理方式都是在變電所公共接入點加補償，而對煤礦電網(wǎng)內(nèi)部特別是井下用電設(shè)備很少采取補償措施。