SVG用于煤矿井下谐波问题分析.pdf

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SVG用于煤矿井下谐波向题分析
SVG analysis on harmonic for coal mine
周婓,梁晓红
ZHOU Fei, LIANG Xiao-hong
(平顶山工业职业技术学院,平顶山467001)
摘要:本文针对某典型煤矿井下电气设备的谐波问题开展測试和研究,确定主要谐波源及其产生的
特征谐波和大小,研究可行的谐波治理方案并实施,经SVG运行后主要谐波源指标均符合国
家标准,对煤矿的安全生产具有重要意乂。
关键词:SVG;煤矿;谐波治理
中图分类号:TD4
文献标识码:A
文章编号:1009-0134(2012)12(土)-0089-02
Doi:10.3969/j.iSSn.1009-0134.2012.12(上).28
0引言
器并联在电网上,适当地调节桥式电路交流侧输出
近年来,随着煤炭工业综合机械化设备的普电压的幅值和相位,或者直接控制其交流侧电流
及,大量非线性负载在煤矿并下的使用越来越广使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流,自动
泛,如采煤机、皮带运输机等,均采用大功率变补偿系统所需无功功率,基本结构如图1所示
流设备和变频器。这些设备已逐渐成为煤矿井下2某典型煤矿井下电网谐波分析
供电系统中的主要诺波源,所产生的诺波和无功
以某典型煤矿井下电网为例,该煤矿井下运
波动对其他电器设备的影响也越来越大,造成煤输主要采用皮带输送机,部分采用变频器驱动,
矿井下电能质量严重下降,引起供用电事故,影使用过程中发生过电机和开关绝缘击穿的事故,
响安全生产。
初步分析与使用变频器有关。为全面分析该井下
1SVG原理
电网请波的波动情况及诸波源设备产生谐波的变
svG( Static Var Generator)即静止无功发生器,化范固,主要对电网电能质量进行「了测试,測试
是当今无功补偿和谐波治理领域最新技术的代表。点包括:该矿6V地面中央变电所1#明斜进线,
它不再采用传统大容量的电容、电感器件,而是6kV地面中央变电所1#电源进线,1140V侧变頻
通过大功率电力电子器件的高频开关实现无功能器整流侧进线及140V側SVG进线。
量的变换。SVG相当于一…个可变的无功电流源,
主要测试项目有:电压有效值URMS、电
其无功电流可以快速地跟随负荷无功电流的变化压总谐波畸变率THDU、各次谐波电压含有率
而变化,由于SVG的响应速度极快,所以又称为HRU、各次谐波电压有效值n-RMS、各次电压
静止同步补偿器( STTAIICOM)。
相角a、电流有效值IRMS、电流总谐波畸变率
SVG基本原理是利用可关断大功率电力电子THDI、各次谐波电流含有率HRI、各次诺波电流
器件(如IGBT)组成自换相桥式电路,经过电抗
抗有效值mRMS、各次电流相角叭、三相的功率因
数λ等参数
rr3
15
以1#明斜电流谐波情况的监测为例,从图2
(a)趋势图中可以看出明斜高强移变电流测试值最
大为2.4A,最小为0.6A,平均为1.3A,电流波动
较大,由于变比为200:5,明斜高强移变实际电流
最大为96A,最小为24A,平均为52A。明斜高
VT4
强移变电流总谐波畸变率THD平均值为60%,如
系统电压耦舍变压器
电压源逆变器
直流电压解持图2(b)所示。从测量结果可以看出5次、7次诸
图1SVG的基本结构
波含有率较高,分别为54%、30%。5次、7次诺
收蒋日期:2012-09~-1
作者简介:周斐(1968-),女,河南鲁山人,副教授,高级工程师,主要从事电气控制方面的教学和研究。
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波电流趋势图如图2(b)所示。
监测,可以看出A、B、C三相电压值较稳定,测
量值保持在105.3V,由于变压器比值为6000100
1#明斜电压实际值为6318V。图3为SVG安装后
1#明斜电压趋势图,从图3可以看出1#明斜电压
总诺波畸变率THD平均值为1.25%。
根据国家技术监督局发布的《电能质量
(a)#明斜电流趋势图(A
公用电网谐波》国家标准(GB/7T14549-1993),电
网标称电压为6kV,其电压总诺波畸变率不得超
过4%,奇次诺波电压含有率不得超过3.2%,偶
次谐波电压含有率不得超过1.6%;测量数据为电
压总谐波畸变率1.25%,奇次谐波电压含有率为
1.25%,偶次诸波电压含有率为0.055%,其电压
(b)1#明斜电流谐波含量趋势图(%)
总诺波畸变率、奇次谐波电压含有率和偶次谐波
图21#明斜电流图
电压含有率均符合国家标准。
经过对该典型煤矿井下供电系统进行了长时
105.5
间、不同工况条件下的谐波测量,学握了井下供m
电系统五条路线路的诺波状况,得出皮带运输机
变频设备是井下供电系统的主要诺波源,主要谐
103.5
波为5、7、11次。井下供电系统的5路线路按诺
3:461347134313:4913:513:5113
波大小排序为:1号电源谐波最大,必须治理;4
a)SvG安装后1明斜电压趋势图(V
号和5号电源诺波含量居中,建议进行治理;2号
了HD)%
和3号电源诺波较小,不需要治理。
3SG用于煤矿井下无功与谐波治理
3.1治理方案分析
3461347134813499350135113:5213-5313:5413:551356
井下电气设备的谐波治理方法根据技术可分
(b)SVG安装后1#明斜电压谐波含量趋势图(%
为有源滤波和无源滤波;根据装设的地点分为安
图3SVG安装后1#明斜电压趋势图
装在井下和安装在井上。根据该煤矿井下谐波源
特点,结合当前谐波治理技术,提出了三套谐波
治理方案如下:
1)采用无源滤波技术,治理装置放在井下
2)采用有源滤波方式,治理装置放在井下
(a)1#明斜
(b)1#明斜(c)1#明斜电压
3)采用有源滤波方式,治理装置放在地面。
电压波形
电压频谱
谐波含量
根据该煤矿供电系统和用电设备情况,在测
图41排明斜电压
试数据的基础上,通过仿真软件分析,对比无源滤
波、有源滤波等不同诸波治理技术对井下电网请波
表11#期斜电压谐波情况
治理的效果和容量、投资等进行综合评估,建议安
名称
电网标称「电压总谐波各次谐波电压含有率(%)
电压(kV)畸变率(%)
装1140V电压等级SVG,针对明斜皮带电源诺波
奇次
偶次
采用有源滤波器(APF)在变压器二次侧(1200V)
国家标准
4.0
1.6
进行谐波治理;对于4号和5号电源建议在地面变数据测量值6
0.055
电所6kV侧采用有源滤波器进行集中治理。
图4为SVG安装后1#明斜电压图,表1为
3.2治理效果分析
选取某一时刻1#明斜电压谐波情况,如表所示,
SVG安装后,通过对1#明斜电压诺波情况的数据量值远低于国家标准。经谐波治理后煤矿
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