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| 礦業(yè)的諧波處理（APF） | ||||||||||
| 發(fā)布時間:2016-10-31 13:31:00 | 瀏覽次數(shù)： | ||||||||||
| 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，礦業(yè)供配電電網(wǎng)中愈來愈廣泛使用變頻設(shè)備、整流設(shè)備等電力半導(dǎo)體的裝置。 電力半導(dǎo)體裝置是非線形的負(fù)載，其電壓、電流波形實際上不是完全是正弦波形，而是不同程度畸變的非正弦波型。根據(jù)傅立葉級數(shù)的析分，可分解成基波的分量、諧波分量。 諧波主要由于諧波電流源產(chǎn)生，當(dāng)正弦基波電壓施放于非線性設(shè)備時，設(shè)備吸收的電流與施加的電壓波形不相同，電流因此發(fā)生畸變，諧波電流注入到礦業(yè)電力系統(tǒng)中，這些非線性設(shè)備就成為礦業(yè)電力系統(tǒng)的諧波源。 由于現(xiàn)代礦業(yè)工業(yè)中大量使用了各種整流設(shè)備、交直流換流設(shè)備和電子電壓調(diào)整設(shè)備，如電熔煉設(shè)備、電化學(xué)設(shè)備、礦井起重設(shè)備、露天采掘設(shè)備、電氣機車等與日俱增。這些設(shè)備都大量地使用了晶閘管，通過變頻調(diào)速技術(shù)來達(dá)到節(jié)能目的。然而，因為電力電子裝置的使用而出現(xiàn)的高次諧波污染問題又使電路的功率因數(shù)下降，造成了電氣元件及設(shè)備的故障和損壞。 典型負(fù)載 照明設(shè)備：由于廠內(nèi)部使用大量的節(jié)能熒光燈具，因此會產(chǎn)生大量的諧波電流，熒光燈接成三相四線負(fù)載時，中線上就會流過很大的三次諧波電流； 變頻器：變頻器是非常典型的諧波源，其電流畸變率達(dá)33%以上，會產(chǎn)生大量的5、7、11、13等（6n±1)次諧波； 破碎機、切粒機、磨礦機、漿砂泵等設(shè)備：這些機器動力裝置大都采用變頻裝置，這些非線性設(shè)備就成為礦業(yè)電力系統(tǒng)的諧波源，會產(chǎn)生大量的諧波電流，尤其是5次諧波嚴(yán)重； 諧波對有色金屬選礦供電系統(tǒng)的危害 礦業(yè)是對安全非常重視的的一個行業(yè)，而礦業(yè)的配電安全就是保障采礦能夠安全、穩(wěn)定、連續(xù)生產(chǎn)的一個必不可少的客觀條件。而在礦業(yè)的配電系統(tǒng)中，由于眾多的變頻設(shè)備和整流設(shè)備產(chǎn)生了大量的諧波，因此導(dǎo)致生個配電系統(tǒng)中整體老化嚴(yán)重、絕緣性能下降、控制性下降，操作性降低等危害。由此也可導(dǎo)致設(shè)備癱瘓、故障甚至放電、著火等嚴(yán)重危及人身安全和財產(chǎn)安全的嚴(yán)重后果。具體來說，諧波對礦業(yè)系統(tǒng)的安全生產(chǎn)的危害主要有以下4點： 1、 對微機保護(hù)和控制設(shè)備的危害。 礦井供配電系統(tǒng)中的諧波電壓和電流，會導(dǎo)致供配電系統(tǒng)中各類保護(hù)及自動裝置產(chǎn)生誤動或拒動，特別在廣泛應(yīng)用的微機保護(hù)、綜合自動化裝置中表現(xiàn)更為突出，容易引起區(qū)域系統(tǒng)瓦解，造成故障擴大等惡性后果； 2、 對通信和信息線路的危害。 當(dāng)供配電線路與通訊和信息線路平行或相距較近時，由于兩者之間存在靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，容易形成電場耦合和磁場耦合，諧波會對通訊和信息系統(tǒng)產(chǎn)生干擾,降低信號的傳輸質(zhì)量，不僅影響聲、像的清晰度和信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，嚴(yán)重時還會造成設(shè)備損壞，危及人身安全； 3、 對電力電纜的危害。 在導(dǎo)體中非正弦波電流與具有相同方均根值的純正弦波電流相比，并且會引起額外溫升縮短電氣設(shè)備和機密儀器的使用壽命，甚至損壞設(shè)備；影響生產(chǎn)效率，以及生產(chǎn)質(zhì)量。 4、 干擾通信系統(tǒng)的工作。 電力線路上流過的3、5、7、11等幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場耦合，在鄰近電力線的通信線路中產(chǎn)生干擾電壓，干擾通信系統(tǒng)的工作，影響通信線路通話的清晰度，而且在諧波和基波的共同作用下，觸發(fā)電話鈴響，甚至在極端情況下，還會威脅通信設(shè)備和人員的安全。另外礦采企業(yè)的用電量非常大，但是諧波問題會損害電表計算電能的準(zhǔn)確性，會造成不必要的損失。 解決方案 1 利用APF實現(xiàn)諧波治理 現(xiàn)代礦業(yè)工業(yè)中大量使用了各種整流設(shè)備、交直流換流設(shè)備和電子電壓調(diào)整設(shè)備，如電熔煉設(shè)備、電化學(xué)設(shè)備、礦井起重設(shè)備、露天采掘設(shè)備、電氣機車等與日俱增。這些設(shè)備都大量地使用了晶閘管，電力電子設(shè)備將會帶來諧波問題。 治理諧波的最佳解決方案是采用有源濾波技術(shù)，該補償原理是產(chǎn)生與負(fù)荷的諧波電流大小相同相位相反的補償電流，以此來消除負(fù)荷產(chǎn)生的諧波對配電網(wǎng)的影響。 APF選型： 有源濾波器的設(shè)計容量=運行電流*電流畸變率 注：為了使補償效果更佳，一般留有裕量，因此一般在計算容量乘以1.2后作為最后的配置容量。
項目配置方案 對于各變壓器下需要的有源電力濾波器額定補償容量如下表：
小結(jié)：本裝置投入使用后不僅可以保證配電系統(tǒng)的諧波電流下降幅度非常明顯而且可以提高現(xiàn)場的功率因數(shù)，在容量足夠的情況下，現(xiàn)場的電流畸變率將會由23%下降至5%左右。 |
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