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煤矿供配电系统谐波的危害以及治理

   发布时间:2017-11-24   [点击量:482]  


摘要:供配电体系中谐波的损害已经广为人知,本文就煤矿供配电体系谐波的成因与损害做了扼要探讨,并提出了一些针对性的管理办法。


关键词:煤矿 供配电体系 谐波


供电质量包括体系电压、频率的合格率,峰值、超限电压持续时刻、停电时刻,以及电网谐波含量等诸多方面。其间谐波问题一直是首要的电能质量问题。谐波广泛存在于供配电体系各个环节,谐波电流会在共用电网引起电压畸变,也会对企业内部电网其它电气设备发作晦气影响,乃至形成损害。管理好谐波,不只能下降电能损耗,而且能延长设备运用寿数,改进电磁环境,进步产品的质量。

在一个抱负的沟通电网中,各相电压随时刻作周期性改变,而且呈正弦波形,煤矿企业或其他用电企业,都十分希望电压坚持抱负正弦波形。可是实际上由于某些具有非线性特性的电网元件的影响,使电网电压违背正弦波形,特别是近年来电力电子设备在我国煤炭工业中的应用日益广泛,煤矿供配电电网中愈来愈广泛地运用变频设备、整流设备等电力半导体设备。电力半导体设备对错线形负载,其电压、电流波形实际上不是彻底的正弦波形,而是不同程度畸变的非正弦波。依据傅立叶级数剖析,可分解成基波重量调和波重量。谐波首要由谐波电流源发作,当正弦基波电压施加于非线性设备时,设备吸收的电流与施加的电压波形不同,电流因此发作畸变,谐波电流注入到煤矿电力体系中,这些非线性设备就成为煤矿电力体系的谐波源。

一、煤矿供配电体系中谐波的原因和损害

煤矿供配电体系中的首要谐波源是含半导体的非线性元件,如为矿井提升机、通风机、主排水泵、带式输送机、架线式电机车等设备节能和控制用的电力电子设备,比如各种变频器、交直流换流设备、变流器、整流设备等。煤矿供电网络谐波的损害首要是形成电网的功率损耗添加,设备寿数缩短,接地维护功用失灵,遥控功用异常,线路和设备过热等,还会引起变电站部分的并联或串联谐振,形成电力互感器,变电站体系中的设备和元件发作附加的谐波损耗,使形成供电网络设施损坏、元器件老化,形成电子维护设备误动作,增大附加磁场的搅扰等。

当谐波电流流经变压器时会导致铜损和杂散损耗添加,谐波电压则会使铁损添加。还可导致变压器的基波负载容量下降,功率下降以及变压器铁芯振荡,噪声添加寿数缩短;谐波电流和电压会形成电动机铁损和铜损的添加引起额外温升,导致电动机功率下降,一起还发作附加转矩添加噪声,形成电动机振荡而下降运用寿数;谐波会形成电容器过电流,使电容器与供配电体系发作并联谐振或串联谐振,这将形成电容器敏捷发作毛病。一起,电容器会扩大谐波,增大谐波对矿井供配电体系的影响;在导体中非正弦波电流与具有相同方均根值的纯正弦波电流比较,会引起额外温升,减小额外载流量,引发导体绝缘损坏或焚毁;此外,谐波会对通讯和信息体系发作搅扰,下降信号的传输质量,不只影响声、像的清晰度和信息传输的准确性,严峻时还会形成设备损坏,危及人身安全;别的,矿井供配电体系中的谐波电压和电流,会导致供配电体系中各类维护及自动设备发作误动或拒动,损坏微机维护、归纳自动化设备,还会使外表和电能计量呈现较大差错,谐波假如不经过管理直接进入上级电网,将会给电网带来严峻的谐波污染。

二、煤矿供配电体系谐波管理

鉴于谐波存在多方面的损害,对矿井安全出产和日子存在很大危险,依据国家对谐波污染的管理要求,采纳必要而有用办法,防止或补偿已发作的谐波尤为重要。在矿井供配电体系中,应活跃采纳消除或按捺谐波损害的防备办法。

1.电力电缆的挑选。在矿井供配电体系电力电缆截面的挑选中,应考虑谐波引起电缆发热的损害。对于衔接谐波首要扰动源设备的配线,断定电缆载流量时应留有足够裕量,必要时可适当扩大一级挑选电缆截面。

2.合理挑选变压器。正确合理地挑选变压器的接线方式,能阻挠不平衡电流和3N次谐波电流从原边传到电源配电体系中。在三角形/星形变压器里,不平衡电流和3N次谐波电流在原边绕组内循环活动而不会传入电源配电体系中。矿井供配电体系中各级变压器应多选用三角形/星形变压器。在依据负载断定电力变压器额外容量时,应考虑谐波畸变而留有裕量。在矿井规划中一般应保证变压器负荷率在70%~80%,该裕量可防备谐波引起的变压器发热损害。

3.无功补偿电容器的装备。在有谐波布景的矿井供配电体系中,不能选用惯例的补偿体系来进行无功补偿。为防止电容器组与体系发作串联谐振或并联谐振,有必要选用调谐式电容器组。调谐式电容器组即在补偿电容器中加串调谐电抗器。电抗器的首要作用是避开谐波电流可能呈现的频率。这种电抗器被称为调谐电抗器,带有这种电抗器的电容器组则被称为调谐电容器组。运用调谐电容器组的意图不是为了显着地下降谐波畸变,而是为了保证电容器组不会因为比如体系阻抗、投入段数、体系装备、负荷情况等原因此发作谐振。

4.谐波补偿设备进行补偿。对矿井中的首要谐波源,如:大功率提升机、通风机、带式输送机的变频设备,在运转过程中会引起较严峻的高次谐波污染。为了拟制变频器在运转中发作的谐波,需添加谐波补偿设备,使输入电流成为正弦波。传统的谐波补偿设备是选用LC调谐滤波器,它既可补偿谐波,又可补偿无功功率。但其补偿特性受矿井供配电体系阻抗和运转状态影响,易和体系发作并联谐振,导致谐波扩大,使LC滤波器过载乃至烧坏。别的,它只能补偿固定频率的谐波,作用不甚抱负,但该设备结构简略,现在仍被广泛应用。电力电子器件遍及后,运用有源电力滤波器进行谐波补偿将成为首要办法,有源滤波器的作业原理是从补偿目标中检测出谐波电流,然后发作一个与该谐波电流巨细持平、极性相反的补偿电流,从而使电网电流只含有基波重量。这种滤波器能对频率和幅值都改变的谐波进行跟踪补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响。

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