F2-1煤炭行業(yè)電能質(zhì)量產(chǎn)品應用分析-楊維濤

2014-03煤炭行業(yè)電能質(zhì)量分析報告

西安愛科賽博電氣股份有限公司2023/2/1

煤炭行業(yè)電能質(zhì)量分析

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提升機

提升機單機裝機功率大，在礦井總供電負荷中占的比重較大。提升機作為大功率、頻繁啟動、周期性沖擊負荷以及采用硅整流裝置對電網(wǎng)造成很大的無功沖擊和高次諧波污染。所以大功率提升機對供電電網(wǎng)的容量和穩(wěn)定性提出更高要求。

典型負載分析煤礦的典型無功波動情況長距離輸電線路

在煤礦開采過程中，有大量的巷道掘進設備、通風設備、行車燈電氣設備均在井下應用，在非露天煤礦的開采過程中，需要很長的輸電線路為井下設備提供電力，遠距離電力傳輸帶來了高能量消耗，導致末端電壓低！

2023/2/1

電纜的電阻很小，但是在長距離和大電流的情況下仍不能忽略。由于電阻與導體的長度成正比，電力線路的末端的導線電阻相當于最大。在這種情況下，當電流很大的時候，導線電阻的分壓為U=IR，也就是說電流越大分壓越大。這部分分壓就是線路損耗的電壓。最后負載所得到的電壓就是電源電壓減去損耗的電壓。2023/2/1變頻器和軟啟動器配置了變頻器或軟啟動器，以達到改善啟動沖擊和運行節(jié)能的要求。由于變頻器的使用，一般會產(chǎn)生6k±1次諧波。煤礦供電系統(tǒng)電能質(zhì)量問題電壓波動末端電壓低功率因數(shù)低、損耗大無功諧波變頻器、電力電子器件不斷增容，導致變壓器或系統(tǒng)承受力超負荷，從而引起火災、損壞變壓器或配電系統(tǒng)設備及線路損耗增加，破壞絕緣、降低使用壽命，同樣會引起火災，危害人身安全。根據(jù)《功率因數(shù)調(diào)整電費辦法》獎、懲電費造成配電系統(tǒng)過電流、欠電壓等緊停故障的發(fā)生，影響了礦井生產(chǎn)引起的危害串并聯(lián)諧振：在電容器的作用下，諧波電流可以被放大2～5倍，而在諧振時可達30倍以上。諧振引起的過電壓和過電流會大大增加電容器的損耗和過熱，往往導致電容器的損壞。小結煤炭行業(yè)設備產(chǎn)生的電能質(zhì)量問題較為嚴重，主要體現(xiàn)在無功問題、諧波問題、電壓波動及閃變問題、三相不平衡問題等；解決煤炭行業(yè)電能質(zhì)量問題主要的技術有：無源濾波技術、有源濾波技術；電容無功補償技術、靜止無功補償器技術、靜止無功發(fā)生器技術等，目前在煤炭行業(yè)中高壓系統(tǒng)，以靜止無功發(fā)生器（SVG）解決電能質(zhì)量問題，而依據(jù)系統(tǒng)情況，也有低壓就地方式，下面將著重介紹煤炭行業(yè)中高壓系統(tǒng)電能質(zhì)量解決方案。2023/2/1

煤炭行業(yè)電能質(zhì)量分析

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2023/2/1煤炭電能質(zhì)量解決方案設備名稱適用場合解決問題井上鏈式靜止無功發(fā)生器（SVG)6kV、10kV配電室動態(tài)無功補償（提升機、鼓風機、循環(huán)泵、皮帶機和各類電機）提高功率因數(shù)、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、降低線路損耗，促進節(jié)能減排。低壓有源電力濾波器(APF)0.4kV配電室諧波治理

（變頻類設備）濾除諧波電流，提高供電系統(tǒng)的可靠性，促進節(jié)能減排。井下井下防爆有源電力諧波及無功動態(tài)補償裝置井下690V、1140V諧波治理及動態(tài)無功補償（井下設備：刮板輸送機、皮帶輸送機、掘進機等）濾除井下諧波電流、降低井下輸電線路傳輸損耗、提高末端電壓，保障井下設備安全可靠運行，提高供電系統(tǒng)可靠性，促進節(jié)能減排。2023/2/1級聯(lián)SVG的應用某煤礦無功補償案例項目背景：某煤礦地面變電所裝備2臺三相雙繞組油浸變壓器其6KV系統(tǒng)的諧波含量以5、7次為主，含量為6.5%左右，當前功率因數(shù)在0.6—0.85之間。治理方案：選用

1套SVG型動態(tài)無功補償及諧波濾波裝置，有效補償容量±3Mvar。2023/2/1功率因數(shù)變化趨勢圖補償前補償后數(shù)據(jù)對比：補償前，因系統(tǒng)中無功的影響，造成功率因數(shù)非常低，一度降低到0.7，原有補償無法實時跟蹤負載變化，功率因數(shù)波動頻率、波動范圍都很大。補償后，系統(tǒng)無功功率被有效進行了補償，功率因數(shù)升高到0.98以上，功率因數(shù)變化平穩(wěn)，波動范圍小。提高了設備的用電效率。2023/2/1電壓變化趨勢圖補償前補償后

數(shù)據(jù)對比：補償前電壓波動范圍較大，電壓沖擊大。對系統(tǒng)設備的安全造成隱患。補償后系統(tǒng)電壓相對平穩(wěn)，波動范圍減小，消除電壓沖擊對系統(tǒng)的危害。2023/2/1電流變化趨勢圖補償前補償后數(shù)據(jù)對比：對系統(tǒng)進行無功補償后，系統(tǒng)無功電流大幅度減小，從而總電流有效值降低，提高了電能利用率。有源濾波器產(chǎn)品的現(xiàn)場應用某煤化工行業(yè)諧波治理案例項目背景：某煤炭化工企業(yè)焦爐配電室，由于存在大量變頻和沖擊性負載，經(jīng)測試其電流變化極快并且存在5、7次諧波電流。治理方案：用一臺型號為SPA3-100A/0.4的有源電力濾波器對5、7次諧波電流進行濾除。2023/2/1治理前后效果對比治理后治理前2023/2/1

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靜止無功發(fā)生器(SVG)

靜止無功發(fā)生器（SVG：StaticVarGenerator）的基本原理是指將自換相橋式電路通過電抗器直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值或者直接控制其交流側電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康摹?/p>

靜止無功發(fā)生器基本概念SVG的三種運行模式:2023/2/12023/2/1安全性能最好補償功能多樣化操作更簡單響應時間最快占地面積最小諧波含量極低可忽略中壓靜止無功發(fā)生器(SVG)設備特點簡約設計占地小增強可靠性(絕緣)中壓靜止無功發(fā)生器技術特點操控性高低、壓完美隔離，安全本控操作，免電氣、電磁造成人身傷害！windows可視化操作界面！維護性控制與功率模塊化設計，互換性強，縮短維修周期，減少損失！強大的客服系統(tǒng)，可實現(xiàn)客戶的免維護！智能性自動檢測、自動補償！可遠控值機、后臺值機、移動值機，也“可無人值機”，打造大數(shù)據(jù)“平臺”！2023/2/1中壓靜止無功發(fā)生器啟動柜鐵芯電抗器柜內(nèi)安裝雙接觸器接入安裝簡單中壓靜止無功發(fā)生器功率柜控制供電采用有源自取電調(diào)試簡單高可靠性最高標準可維護性最小重量設計最高標準安全設計單板設計最簡工藝最高可維護性高可靠性中壓靜止無功發(fā)生器控制柜兩光纖設計控制不斷電全功能模塊有源電力濾波器（APF）防爆型濾末端電壓提升裝置2023/2/1

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總結（1）煤礦負荷的特點負荷波動頻繁，周期性變化諧波嚴重，尤其是5、7、11、13次基于電容器型補償面臨的問題難以適應負荷波動的變化諧波治理的效果有限（濾除60%左右的諧波），占地面積大（多組濾波器組），諧波放大，對電容器及系統(tǒng)其他設備造成諧波過電壓總結（2）SVG技術先進，是最新型動態(tài)無功補償與諧波治理方案1、無功動態(tài)補償，不產(chǎn)生諧波而且能補償13次以下諧波，使固定電容支路的設計大大簡單，避免諧波放大，使系統(tǒng)安全性大大提高。2、裝置自身可靠性高，采用目前最為成熟普遍應用的IGBT，此外每相具備冗余模塊。3、強迫風冷，平時免維護；模塊化結構，如出現(xiàn)模塊故障，可冗余運行，檢修時直接更換模塊。4、功率因數(shù)保持在0.98以上。5、諧波電流得到了有效抑制，提升了系統(tǒng)的供電安全性。2023/2/1一站式服務測試方案討論設計維護及培訓安裝2023/2/1

電能質(zhì)量問題涉及的方面很廣，這里也僅對其中的一部分做了介紹。對于煤炭企業(yè)，無功、諧波、電壓閃變等問題，都是需要解決的。通過電能質(zhì)量的治理就是為了保證系統(tǒng)可靠的運行，延長供電系統(tǒng)中其他電力設備的使用壽命及提高系統(tǒng)的可靠性。總的來說，解決電能質(zhì)量問題最重要是要有正確的理念，使整個供電系統(tǒng)達到一個環(huán)保的、高標準的環(huán)境運行。電能質(zhì)量問題不能理解為用某一種產(chǎn)品就可以解決問題，要整體考慮，我們最大的優(yōu)勢就是和客戶共同討論，找到解決企業(yè)電能質(zhì)量的問題，然后用系列的電能質(zhì)量產(chǎn)品實施解決，實現(xiàn)多贏。2023/2/1

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企業(yè)概況致力于電力電子電能變換和控制領域提供效率更高、效能更佳的電能轉(zhuǎn)換設備和解決方案

1996年1月19日西安愛科電子有限責任公司成立，開展航空軍工電源業(yè)務2003年4月西安賽博電氣有限責任公司成立，開展有源電力濾波器等電能質(zhì)量新業(yè)務2011年5月公司引入PE2012年4月改制成立西安愛科賽博電氣股份有限公司2012年

9月成立全資子公司——蘇州愛科博瑞電源技術有限責任公司公司