王桂東

摘 要：煤礦的供電系統(tǒng)應(yīng)用FC+SVG并聯(lián)裝置來控制無功功率和高次諧波的辦法來動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償濾波。這種技術(shù)的成功運(yùn)用，能夠較快地隨著礦井負(fù)擔(dān)的無功電流所產(chǎn)生的變化來變化，自動(dòng)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)需要的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)在無功功率上的非靜態(tài)的補(bǔ)償，及時(shí)消除各個(gè)層次的諧波在高腰交流電網(wǎng)里受到污染，能夠高效消除主、副井絞車這種較大功率的變頻技術(shù)污染電網(wǎng)諧波，讓交流電的供電系統(tǒng)變成有可變空間的動(dòng)態(tài)供電系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：煤礦供電；FC+SVG動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；濾波裝置

礦井主提升設(shè)備以及大型的空氣壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵、采煤機(jī)以及抽采裝置等，這些類型的設(shè)備單位功率均很大，啟動(dòng)的次數(shù)多，給供電的系統(tǒng)武功沖擊的力度加大。在大型用電機(jī)器運(yùn)作的過程中，要耗費(fèi)很多沒用的功率建立和維系磁感電流對(duì)用電機(jī)器的供給。此外在煤礦井下供給配電的整個(gè)系統(tǒng)里有很多的感性負(fù)荷在里面，這里的感性負(fù)荷需要耗費(fèi)很多無功功率，使供電的整個(gè)系統(tǒng)功率因數(shù)過低，加大電路中電壓的消耗以及電能的耗費(fèi)。這時(shí)改變頻率的機(jī)器以及能控制整體電流的裝置來拖動(dòng)應(yīng)用在礦井升高機(jī)中，運(yùn)作的時(shí)候有很多高次諧波出現(xiàn)，會(huì)危害整個(gè)供電系統(tǒng)中電能的質(zhì)量。

1 煤礦的供電系統(tǒng)中應(yīng)用FC+SVG動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)目尚行?/p>

淮南礦區(qū)幾乎每一個(gè)礦井的供電系統(tǒng)都受到諧波影響，許多礦曾經(jīng)都發(fā)生過電壓互感器燒壞，電容器保險(xiǎn)熔斷，乃至大型設(shè)備的電子監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障而造成大面積停電事故的現(xiàn)象。幾個(gè)專業(yè)的機(jī)構(gòu)測試了諧波，其中主要是5次、7次和11次。礦井在建設(shè)的時(shí)候設(shè)計(jì)安裝的非動(dòng)態(tài)FC，非動(dòng)態(tài)濾波的補(bǔ)償裝置，是一種高通的濾波器，它的組成是電容、阻尼電阻以及電感，在技術(shù)方面是相對(duì)落后的，沒辦法監(jiān)控?zé)o功負(fù)荷的改變，瞬間功率因數(shù)比較低，供電的時(shí)候有很大損失和消耗，對(duì)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)和運(yùn)行都產(chǎn)生很大影響。而且因?yàn)镕C濾波旁邊的電流無功率容量是相對(duì)比來說穩(wěn)定的，礦井升高機(jī)這些機(jī)械的負(fù)荷波動(dòng)是很大的，每一個(gè)礦都發(fā)生過過補(bǔ)償?shù)那闆r，其原因就是大型機(jī)械設(shè)備停止運(yùn)行，導(dǎo)致投入5次濾波支路成為極限，超過7次就無法使用。因此必須要綜合性整治無功補(bǔ)償以及諧波，這一點(diǎn)毋庸置疑。有一個(gè)成本方面的問題需要考慮就是已安裝的FC系統(tǒng)裝置雖然在效果上是不好的，但是成本低，SVG濾波補(bǔ)償在效果上非常高效但是路線繁瑣，成本高，在綜合考慮之后，對(duì)比經(jīng)濟(jì)性和可行性兩方面，應(yīng)用FC和SVG的并聯(lián)合用系統(tǒng)是最合適不過的，既解決了無功補(bǔ)償?shù)膯栴}和濾波的問題，也在一定程度上節(jié)約了成本減少了資金的投入。

2 SVG動(dòng)態(tài)補(bǔ)償濾波裝置在技術(shù)方面的先進(jìn)性

SVG是依賴電力的一種電子設(shè)備，它能夠檢測系統(tǒng)的諧波，也可以產(chǎn)生和系統(tǒng)諧波振幅相同，但具有不同方向相位的向量諧波，這時(shí)系統(tǒng)的諧波就可以被抵消，然后波形變成正弦。SVG不僅可以濾除諧波，而且能夠非靜態(tài)的補(bǔ)償無功功率，再加上SVG有相當(dāng)快的反應(yīng)速度，對(duì)諧波的濾除率能夠超過95%，相當(dāng)細(xì)致的進(jìn)行無功補(bǔ)償。

SVG具有極高的可靠性，在自身的運(yùn)行方面。它對(duì)于所有阻止和抵抗的電網(wǎng)系統(tǒng)都是相適用的。諧振的現(xiàn)象不會(huì)出現(xiàn)，在安全方面和可靠方面是絕對(duì)可以保證的。在SVG工作時(shí)，不把IGBT的高頻率開關(guān)所產(chǎn)生的高次諧波注入，SVG在補(bǔ)償無功以及諧波的消除上會(huì)有更好的效果。補(bǔ)償諧波的時(shí)候，把與負(fù)載電流的基波無功分量反極性的成分加入到補(bǔ)償電流的信號(hào)指令中去，就能夠達(dá)到使負(fù)擔(dān)無功功率得到補(bǔ)償?shù)哪康?。此時(shí)，負(fù)載的電流里諧波以及無功的成分和補(bǔ)償?shù)碾娏骰ハ嗟窒袅?，電源的電流相?dāng)于負(fù)載的電流中基礎(chǔ)電波的有功分量。

補(bǔ)償電流里面的諧波和無功這些電流的分量都能夠運(yùn)用SVG的控制系統(tǒng)經(jīng)過指定的電流計(jì)算方式計(jì)算出來，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果推出實(shí)際中補(bǔ)償?shù)碾娏鳎a(bǔ)償?shù)碾娏骱鸵邮苎a(bǔ)償?shù)闹C波和無功等這些電流相抵消，最后取得預(yù)期的電源中的電流，從而達(dá)到濾除系統(tǒng)中諧波的目的。

經(jīng)過了上述的分析表明，SVG擁有強(qiáng)大的技術(shù)支持和優(yōu)勢，尤其應(yīng)用上FC+SVG的補(bǔ)償方案，是SVG裝置的容量大大減小，使工程的成本和投資得到了最大程度上的減少，而且SVG快速的運(yùn)算速度也能夠高效的解決濾除諧波以及無功補(bǔ)償?shù)膯栴}，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)母鞣矫嬉蟆?/p>

3 SVG在技術(shù)上的方案以及濾除諧波的補(bǔ)償效果

以淮南礦業(yè)集團(tuán)顧北煤礦的供電系統(tǒng)情況為例，將他作為本次具體研究的對(duì)象，將已有的FC系統(tǒng)和SVG裝置進(jìn)行最優(yōu)化的結(jié)合，準(zhǔn)確算出無功補(bǔ)償?shù)娜萘恳约爸C波補(bǔ)償?shù)娜萘?，尤其是必須?zhǔn)確合理的計(jì)算出SVG容量，解決各種高頻率諧波帶給礦區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)的危害，增加系統(tǒng)功率因數(shù)。

最前沿的技術(shù)叫做拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和多電平PWM技術(shù)都應(yīng)用在SVG裝置中來進(jìn)行遞次諧波的抵消，使電壓和電流諧波產(chǎn)生畸形變異的概率低于0.03，實(shí)現(xiàn)既不加大硬件的成本，又達(dá)到了濾波的目的。應(yīng)用可關(guān)的功率較大的電子器具組件組成自己更換的電路，經(jīng)過電抗器在電網(wǎng)上并聯(lián)，根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)在電路的交流電一側(cè)輸出的電壓幅度和相位，或者直接對(duì)交流電一側(cè)的電壓電流進(jìn)行控制，這樣就能夠讓這個(gè)電路把適合的無功電流進(jìn)行吸收或者發(fā)射，以此來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的無功補(bǔ)償。

4 FC+SVG動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)在應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生的綜合效益

FC+SVG的使用給淮南電網(wǎng)帶來了非常大的經(jīng)濟(jì)效益，礦井的總功率因數(shù)在該技術(shù)實(shí)施穩(wěn)定之后由87%提高到了97%，在10000V的電壓下，側(cè)電流能夠大概減少200A，從而使電能的損耗得到了一定的減少，也使電費(fèi)資金得到了節(jié)約。

成功應(yīng)用FC+SVG技術(shù)，使礦井每一個(gè)變電站的諧波問題得到了很好的解決。有效地讓電壓的波動(dòng)不穩(wěn)和瞬間變化這些問題受到了控制。5次和7次的諧波含量在實(shí)施項(xiàng)目之前每一個(gè)礦井中相對(duì)來說比較大，造成了電力的設(shè)備損傷和生產(chǎn)過程中機(jī)器設(shè)備的損害，實(shí)施FC+SVG裝置之后就有效的濾除了諧波，使電能的質(zhì)量得到更好的保障，保證了繼電工作的正確性，在電氣機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行上也具備更高的可靠性以及安全性。

在礦井系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，F(xiàn)C+SVG裝置能夠給予最及時(shí)最快速的判斷，從而開始武功調(diào)節(jié)功能，震蕩阻尼系統(tǒng)，來行之有效的使線路中輸電的容量變大，讓整個(gè)輸電的系統(tǒng)穩(wěn)定性得到提高，高效的是受到負(fù)荷一側(cè)的電壓得到穩(wěn)定的調(diào)節(jié)和維持，確保了礦井中一些重要的部分能夠得到既安全又穩(wěn)妥的電能供給。

5 結(jié)束語

FC+SVG動(dòng)態(tài)補(bǔ)償濾波裝置的應(yīng)用，有很快的響應(yīng)速度，很高的可靠性和安全性，能夠提高功率因數(shù)，使供電系統(tǒng)穩(wěn)定持續(xù)供電，確保了全自動(dòng)裝置的動(dòng)作準(zhǔn)確性，也保證了每一種電氣機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定安全運(yùn)作。經(jīng)過實(shí)際調(diào)查，該技術(shù)應(yīng)用在煤礦的供電系統(tǒng)中，效果明顯，安全可靠，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；為礦井贏得了巨大的經(jīng)濟(jì)方面的利益以及安全方面的保障。該技術(shù)發(fā)展成熟之后能夠被推廣并且應(yīng)用在其他相同類型的煤礦礦井中，用以展現(xiàn)出更好的優(yōu)勢，帶來更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)安全效益。

參考文獻(xiàn)

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