煤礦企業(yè)供電系統(tǒng)諧波治理措施研究

精品文檔-下載后可編輯煤礦企業(yè)供電系統(tǒng)諧波治理措施研究【摘要】對(duì)于煤礦企業(yè)而言，供電系統(tǒng)危害最大就是諧波，通過電網(wǎng)在供電系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中運(yùn)行，造成電網(wǎng)電壓畸變，還會(huì)給煤礦企業(yè)各電氣設(shè)備帶來危害。本文探討了諧波對(duì)煤礦企業(yè)的危害性，進(jìn)而根據(jù)實(shí)況提出治理諧波的具體措施。

【關(guān)鍵詞】治理措施；供電系統(tǒng)；諧波

1、前言

2022年山西某煤礦發(fā)現(xiàn)了一起事故，造成人員傷亡和巨大經(jīng)濟(jì)損失，事后對(duì)事故根源進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)就是因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)中存在大量諧波，導(dǎo)致一些設(shè)備發(fā)生故障而釀成事故。對(duì)于交流電而言，理想情況下各相電壓都會(huì)隨著時(shí)間的變化而周期性改變。但是因電網(wǎng)中一些元件產(chǎn)生出非線性特性，致使電壓偏離了正弦波，嚴(yán)重危害到煤礦企業(yè)的供電系統(tǒng)。

2、煤礦企業(yè)的諧波分析

為了研究諧波對(duì)供電系統(tǒng)的危害，本文就以某煤礦企業(yè)作為案例，采用電能質(zhì)量分析儀測(cè)試供電系統(tǒng)的諧波，因只測(cè)試A、C兩相，因此普遍之需要兩相互感器。

2.1測(cè)試煤礦主井的提升。通過對(duì)主井提升進(jìn)行測(cè)試，最終的結(jié)果如下圖：

從上圖中可知，在主井提升中，設(shè)備里11、13次諧波電流比較大，完全超出國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的極限值。因此諧波電流過大必然導(dǎo)致電壓波形出現(xiàn)畸變，其變化幅度超出國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)最大極限的4%。由此可以大膽推斷這個(gè)煤礦企業(yè)所使用的提升設(shè)備是12脈動(dòng)變流器，次諧波h=12k±1（k是正整數(shù)）次，這種推測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況基本上吻合一致。

2.2測(cè)試副井提升。通過對(duì)副井提升進(jìn)行測(cè)試，最終的結(jié)果如下圖：

從圖2中觀察發(fā)現(xiàn)，對(duì)于副井提升之中主要出現(xiàn)了5，7，11，13，17，19次諧波電流比較大，已經(jīng)超出國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的極限值。出現(xiàn)這種現(xiàn)象根源就在于對(duì)設(shè)備提升之時(shí)應(yīng)用了6脈動(dòng)變流器，次諧波h=6k±1（k是正整數(shù)）次，這種推測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況基本上吻合一致。

2.3分析諧波的危害性?？傮w而言，諧波對(duì)供系統(tǒng)的危害體現(xiàn)在如下方面：

從分析可知，供電系統(tǒng)中的諧波主要是由半導(dǎo)體的非線性元件產(chǎn)生，比如礦井提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)以及帶式輸送機(jī)等各種設(shè)備，一旦系統(tǒng)中出現(xiàn)了諧波必然增加了電網(wǎng)的功率損耗、縮短了供電設(shè)備的使用壽命、喪失接地保護(hù)功能以及造成供電線路與設(shè)備發(fā)熱過高等危害，如果諧波的波幅太大還可能引發(fā)變電站出現(xiàn)并聯(lián)或者串聯(lián)諧振，致使電網(wǎng)系統(tǒng)中各個(gè)元件跟著產(chǎn)生出諧波損耗，加快元器件老化。通過上面的測(cè)試可知，在測(cè)試之中加入一個(gè)波段的電流諧波值出現(xiàn)偏差，一旦遠(yuǎn)超過國家所設(shè)定極限值，必然導(dǎo)致井下的各個(gè)設(shè)備諧波含量都比地面的高。因此必須要采用相應(yīng)的治理所致，確保供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

3煤礦企業(yè)供電系統(tǒng)諧波治理措施

從測(cè)試情況可知，供電系統(tǒng)中存在大量諧波，必然會(huì)隨著電流在整個(gè)系統(tǒng)中流動(dòng)，也就會(huì)影響到各種用電設(shè)備，會(huì)給煤礦生產(chǎn)帶來極大影響。因此就要采用相應(yīng)措施質(zhì)量諧波。

3.1對(duì)諧波源進(jìn)行改造。消除諧波首先要從產(chǎn)生諧波的根源入手，各種非線性元件是產(chǎn)生諧波的主要來源，因此就要從電子裝置自身入手，想辦法降低產(chǎn)生諧波。從測(cè)試中可以看出來加強(qiáng)變流的裝置周期就能夠消減脈動(dòng)次數(shù)，降低起伏幅值大小，進(jìn)而運(yùn)用技術(shù)減小諧波源。采用這種方法就一定要采用波段測(cè)試裝置，從技術(shù)角度上干預(yù)異常波段。同時(shí)還要在供電系統(tǒng)中應(yīng)用高頻率因數(shù)整流器，能夠自動(dòng)改造諧波源。

3.2合理選擇電力電纜線。在現(xiàn)在電力電纜線之時(shí)一定要考慮到纜截面，首先就應(yīng)該考慮一旦存在諧波就可能引發(fā)電纜發(fā)熱，所以對(duì)于諧波能夠擾動(dòng)的設(shè)備必須要考慮選擇合理配線，要通過相應(yīng)的計(jì)算公式計(jì)算出電纜承載流量之時(shí)所需要裕量值。而裕量值主要是受到弧垂、斜長(zhǎng)以及持續(xù)等各種因素的影響。本文以接續(xù)作為例子，電線搭接必然造成裕量增量，同時(shí)還要受到導(dǎo)地線的長(zhǎng)度以及接線工藝影響。普遍而言接線的產(chǎn)度不能夠超過1.1m，假如接地的導(dǎo)線長(zhǎng)度按照2000m計(jì)算，就會(huì)造成裕量增量不能夠超過0.06%。

3.3變壓器的選擇。變壓器中非線性元件較多，是產(chǎn)生諧波的主要器件之一。對(duì)于變壓器的選擇上來看，必須要選擇正確合理接線方式，進(jìn)而對(duì)不平衡電力與3N次諧波電流進(jìn)行阻止，防止從原邊傳遞到供電系統(tǒng)中。對(duì)于星形（三角形）變壓器，3N次諧波電流與不平衡電力都會(huì)在初級(jí)繞組中循環(huán)流動(dòng)，并不會(huì)傳遞到供電系統(tǒng)中。對(duì)于煤礦企業(yè)多使用的星形（三角形）變壓器，必須依據(jù)負(fù)載來確定變壓器的額定容量，同時(shí)還要考慮到諧波發(fā)生畸變而預(yù)留出裕量，防止因?yàn)橹C波造成變壓器發(fā)熱而損壞。

3.4加設(shè)諧波補(bǔ)償裝置。對(duì)于煤礦生產(chǎn)中而言，產(chǎn)生諧波主要來自于通風(fēng)機(jī)、大功率的提升機(jī)以及帶式輸送機(jī)，運(yùn)行時(shí)就要可能產(chǎn)生出嚴(yán)重高次諧波造成污染。因此要抑制變壓器所產(chǎn)生諧波，就必須要加設(shè)出諧波補(bǔ)償裝置，確保電流按照正弦波進(jìn)行輸送。比如最為常用方式就是對(duì)變頻器的1.14kv母線上加設(shè)五次單調(diào)諧濾波器，在電容器安裝之時(shí)容量270kVar，應(yīng)用角形接線，對(duì)于單相應(yīng)用一串七并方式。

3.5采用治理諧波和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償一體化。這種方式就是將無功發(fā)生器中的自換相的橋式變流電路通過電抗或者直接和供電系統(tǒng)并聯(lián)，其內(nèi)部的智能控制單元就能夠分析運(yùn)行并獲取無功補(bǔ)償，自動(dòng)調(diào)節(jié)橋式電路所輸出的交流電壓相位與幅值，讓輸送進(jìn)供電系統(tǒng)中的電壓處于正弦波形式，這種方式有效的實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與質(zhì)量諧波的作用。其主電路如下圖：

4、結(jié)束語

煤礦企業(yè)安全、正常進(jìn)