矿井电网动态无功补偿式及谐波治理的研究
动态无功补偿与谐波治理装置的研究应用
动态无功补偿与谐波治理装置的研究应用摘要：跟着社会的不断提升，电力变成人类的重要能源，大家开端逐渐重视电力系统的谐波问题。
这些年，跟着电子科技的不断发展，电子设备应用到了日常生活的方方面面，一起也带来了谐波污染的问题。
剖析了谐波对低压电网的影响，提出了谐波管理的技术措施，并介绍了低压无功抵偿设备的挑选问题。
关键词：低压电网；谐波管理；无功抵偿设备；合理挑选很多谐波写入到共用电网中，对电力系统安全、安稳、经济运转构成极大要挟，给周围用电设备带来极大损害，乃至要挟工人人身安全，有必要得到有效的管理。
徐矿集团主、副井提升机，选用12脉动整流器供电，发生11、13次特征谐波，一起由于触发脉冲不对称等因素，还发生较大的5、7次谐波，形成连续焚毁主井电控快熔、可控硅模块及其他用电设备，6kV设备运转燥音大、主井绞车运转不平稳、影响功率因数及人身安全等。
对于6kV供电系统现在的具体情况，对井的谐波管理及无功抵偿归纳思考。
选用了供电处、我国矿业大学与上海思源清能电子电气有限公司联合研制开发的归纳管理成套设备。
该设备由3M型SVG及3MvarFC构成的谐波归纳管理与动态无功抵偿设备，选用有源滤波与无源滤波相结合，具有国内领先水平的谐波管理及无功抵偿设备。
设备的投入运转，有效地处理了6kV供电系统谐波干挠及功率因数偏低的问题。
1 SVG工作原理及性能特点1.1SVG基本原理SVG选用不一样的控制策略别离完成无功抵偿和谐波管理两种作业状况，在这两种不一样的作业状况下其主电路构造是完全相同的，主电路重要由IGBT逆变电路、直流侧储能元件（电容）和连接电抗器构成。
1.1.1动态无功抵偿作业原理SVG动态无功抵偿设备以三相大功率电压逆变器为中心，其输出电压经过连接电抗器接入体系，与体系侧电压保持同频、同相，经过调理其输出电压幅值与体系电压幅值的联系来断定输出功率的性质与容量，当其幅值大于体系侧电压幅值时输出容性无功，小于时输出理性无功。
煤矿电力系统谐波分析及治理
煤矿电力系统谐波分析及治理摘要：随着煤矿电力系统的发展，谐波对电力系统的影响日益显著。
本文以煤矿电力系统为例，对谐波的产生原因、影响以及治理方法进行了分析和探讨，旨在提供给煤矿电力系统设计和运维人员一个谐波分析和治理的参考。
一、引言谐波是指电力系统中频率为基波频率的倍数的畸变电压或电流。
煤矿电力系统是谐波产生和传播的重要场所，由于煤矿电力系统的复杂性和长线路长度，谐波对其产生的影响更加显著。
谐波会导致电力设备的过热、损坏甚至起火，降低电力系统的可靠性和稳定性。
对煤矿电力系统的谐波进行分析和治理具有重要意义。
二、谐波的产生原因谐波产生的原因主要有以下几点：1.非线性负载：煤矿电力系统中存在大量的非线性负载，如电动机、整流设备等，这些设备的工作特性会引起谐波的产生。
2.电力设备的谐振：电力设备本身存在谐振现象，当系统的谐波频率接近设备的谐振频率时，会引发谐波。
3.无功补偿装置：煤矿电力系统中常采用无功补偿装置来改善功率因数，但这些装置本身也会产生谐波。
三、谐波的影响谐波对煤矿电力系统的影响主要表现在以下几个方面：1.设备损坏：谐波会导致电力设备的过热、损坏甚至起火，增加设备的维修和更换成本。
2.电能质量下降：谐波会导致电能质量下降，使电力系统的稳定性和可靠性降低。
3.电网容量降低：谐波会引起电网容量降低，影响电力系统的经济运行。
四、谐波分析方法对煤矿电力系统的谐波进行分析可以采用以下方法：1.谐波源识别：通过检测和分析系统中的电压和电流波形，确定谐波的产生源头，找出谐波源。
3.谐波扰动分析：通过分析电力设备的谐波输入阻抗和谐波电流，评估谐波对设备的影响。
1.合理配置电力设备：合理选用低谐波的电力设备，减少谐波的产生。
2.滤波器的应用：通过在电力设备的输入端或输出端安装谐波滤波器，将谐波滤除。
3.无功补偿的优化：对无功补偿装置进行优化，减少其对谐波的产生。
4.接地系统的改进：改进接地系统，减少谐波在系统中的流动。
关于煤矿供配电系统中谐波的治理研究
关于煤矿供配电系统中谐波的治理研究摘要：文章重点针对煤矿供配电系统中谐波的防范与治理工作展开了论述和分析，通过对一些实际情况的总结与探讨，就煤矿谐波的成因与治理提出了一些比较独到的意见和建议。
关键词：供配电煤矿谐波治理一些煤矿为了能够节能，在提高电压质量的过程中,经常都是利用一些无功补偿的装置进行提高实际功率的因数,由于这些电力装置在具体运行的过程中都会产生大量的谐波,从而导致了供电系统的二度污染。
这些谐波不但对所有的电网和电气设备造成危害，同时也对这些无功补偿的装置带来无可弥补的严重影响,所以只有进一步对谐波进行防范和治理，才能有效地提高整个供电过程中电压质量。
1、谐波在煤矿供电系统中的分析谐波广泛分布于供配电系统中的各个环节，谐波电流的拥塞会在主电网系统上引起电压畸变，导致电网系统中的电压和电流波形严重失真，对其他电力设备和装置也会产生扰动，这将严重威胁矿井电网的电能质量和供配电设备的安全运行。
煤矿供电网络大量的电力电子功率器件、各种装置在电网中的应用，在促进矿井生产运行中的节能和能量高效转换的同时，也给电网中电能质量造成了严重的污染，其主要原因就是电网谐波含量的普遍存在和不断生成。
所以，治理好煤矿供电系统中散布的谐波，不仅能从根本上解决因谐波存在导致的电能损耗，提高和稳定电能质量，从而确保矿井安全运行，而且从长远看能延长电气设备的使用寿命，优化电磁环境，进而提高产品质量。
2、谐波危害煤矿供电系统的体现通常情况下，煤矿电网中所产生的谐波源唯一来源就是一些非线性的元器件，诸如矿井的提升机、通风机、带式输送机等设备以及不同的变频器等等，这些电力设备都是产生谐波。
这些谐波所导致的危害往往会直接导致供电设备使用周期的缩短、电网功率的损耗逐步增加、接地保护的所有功能逐渐丧失、设备和供电线路过热、遥控功能失去作用，如果谐波的波幅过大，有时候还将引起局部变电站的串联和并联的谐振，这必将引发变电站的整个系统中的元器件形成附加的谐波的损耗，这样一来就会加速了所有元器件的快速老化。
煤矿井下电力系统谐波与无功功率综合补偿的研究
（ 对 电 容器 和 电缆 的影 响 。 在 谐 波 电压 作 用 下 ， 电容 ４） 使
进行 无功补偿 ， 它可连续调 节且响应迅速 ， 既可对一个谐 波和 无功 源进行单独 补偿 ，也 可对多个谐 波和无功 源进 行集 中补 偿， 但成本较 高 ， 实现 复杂。
偿， 已成 为重 要 的 研 究 方 向 。
１ 谐 波 的危 害
谐 波 对 矿 井 供 电 的危 害是 多 方 面 的 ， 主 要 方 面为 ： 其
少， 自动投切补 偿电容 ， 功耗小 ， 装设灵 活 ， 但容易 出现过 补偿
或欠 补 偿 。
（ ） 波的增加 ， １谐 使供 电系统 可能发生谐振 。最常见 的谐
带来了极大危害 。 论从保 护电力系统安 全经济运行出发 ， 不 还 Βιβλιοθήκη ２ 无功 补 偿 的现 状
无功补偿 的主要作 用 ， 包括 稳定 电压 、 减少设 备容量 和功 率损耗 、 提高供 电质量 、 提高系统输 电稳 定性 和输 电能力等 。 （ ）同步 电机。 同步 电机包括 同步发电机、 １ 同步 电动机及 同步调相机。 同步发 电机正常运行时 ， 滞后功率 因数运行 ， 向系 统提供无功 ， 必要 时减小励磁 电流 ， 使功率因数超前 ， 吸收多余 的无功 ； 同步电动机通过调 整励磁 电流 ， 变输 出的无功 电流 改 大小和方 向 ， 本高 ， 成 安装复杂 ， 维护 困难 ； 同步调相机是 空载
源外 ， 还有 电力 电容 、 电变 压器 及 电动机等 负载 ， 旦发 生 供 一
谐 振 ， 会 发 生 系统 过 电 压 而 击 穿 绝 缘 。 将
（） ２ 对旋转 电机 的影响 。谐波 电压或谐 波电流在 定子绕 组、 转子 回路及定子 与转子铁心 中产生附加损耗 。 （） ３ 对变压 器的影 响。 谐波 电压 可使变压器的磁滞及 涡流
矿山电气传动装置谐波治理和无功补偿
矿山电气传动装置的谐波治理和无功补偿【摘要】针对矿山电气传动装置的谐波电流和功率因数低的问题，提出谐波治理和无功补偿的方法。
【关键词】电气传动谐波治理无功补偿电力电子器件组成的自动化传动装置存在非线性、波形非正弦和功率因数低的问题，传动装置的电源侧不仅有正常的基波电流，还含有大量有害于电网的谐波电流。
由于电力电子器件自动化传动装置逐步广泛应用，谐波电流对电网造成的污染日益严重，加之电力电子器件自动化传动装置普遍存在功率因数低的问题，在考虑采用电力电子器件组成的大型自动化传动系统时，应同时提出谐波治理和无功补偿的技术方案。
1、谐波治理的基本方法谐波治理一般采用两种方法，一种是自动化传动装置本身采用多相整流和多重化技术来减少谐波的产生；另一种是采用补救性的谐波治理，有效的的方法是谐波滤波，谐波滤波分无源滤波和有源滤波两种方式。
1.1无源滤波无源滤波是用电容器、电抗器和电阻器组成的滤波器来抑制谐波电流进入公用电网，基本原理是利用电容器、电抗器阻抗与电流频率的关系特性，适当选取滤波器的电容器、电抗器联接方式和参数，使滤波器对某些特定频率的谐波电流呈现低阻抗而流入滤波器，达到减少谐波电流进入公用电网的目的。
无源滤波器的主要优点是结构简单、运行可靠、投资成本低、维护方便，但滤波性能不如有源滤波器。
1.1.1无源低通滤波器图1为两种典型的低通滤波器，对11次以下较低频率的谐波有较好的滤波效果。
— 1 —图1（a ）单调谐滤波器 （b ）双调谐滤波器（1）单调谐滤波器图1（a ）为单调谐滤波器，这种滤波器只有一个调谐频率，它的调谐频率由下面公式来确定： LC f n π21=式中：n f ——调谐频率（HZ ）；L ——滤波电抗器电感值（H ）；C ——滤波电容器电容值（F ）。
为了避免滤波器与电网之间发生并联谐振，其调谐频率与所要滤除的谐波频率要有-2.5%的偏差率。
单调谐滤波器的品质因数Q 由下面公式来确定：RL f Q ⋅⋅=02π 式中： 0f ——电网基波频率（Hz ）；L ——滤波电抗器电感值（H ）；R ——LC 回路总电阻（Ω）。
电网谐波治理和无功补偿技术的研究
电网谐波治理和无功补偿技术的研究摘要：随着电网规模的日益扩大，电网中各种电力电子设备的数量也日益增多，由此所带来的谐波污染和无功电流问题也更加严重，这造成了电能质量的下降。
笔者结合自己的工作实践经验，对电网的谐波治理和无功补偿进行了探讨，以期对相关工作能够有所借鉴。
关键词：电网；谐波治理；无功补偿一、谐波的影响及危害1.1变压器。
对变压器而言，谐波电流可导致铜损和杂散损增加，谐波电压则会增加铁损。
与纯正基本波运行的正弦电流和电压相较，谐波对变压器的整体影响是温升较高。
须注意的是; 这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载容量下降。
而当你为非线性负载选择正确的变压器额定容量时，应考虑足够的降载因子，以确保变压器温升在允许的范围内。
还应注意的是用户由于谐波所造成的额外损失将按所消耗的能量(仟瓦一小时)反应在电费上，而且谐波也会导致变压器噪声增加。
1.2电力电缆。
在导体中非正弦波电流所产生的热量与俱有相同均方根值的纯正弦波电流相较，则非正弦波会有较高的热量。
该额外温升是由众所周知的集肤效应和邻近效应所引起的，而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。
这两种效应如同增加导体交流电阻，进而导致I2Rac损耗增加。
电缆中电流值增加了谐波电流值，使得电缆截面加大，造成浪费。
1.3电动机与发电机。
谐波电流和电压对感应及同步电动机所造成的主要效应为在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升。
这些额外损失将导致电动机效率降低，并影响转矩。
当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时，其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量。
例如: 人造纤维纺织业、电子行业和一些金属加工业。
1.4 电子设备。
电力电子设备对供电电压的谐波畸变很敏感，这种设备常常须靠电压波形的过零点或其它电压波形取得同步运行。
电压谐波畸变可导致电压过零点漂移或改变一个相间电压高于另一个相间电压的位置点。
这两点对于不同类型的电力电子电路控制是至关重要的。
矿区电网动态无功补偿与谐波治理的研究与实践
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引言
本文研究的主要内容。
随着董家河矿区供配电系统规模的不断扩大， 大功率非线性用电设备的大量使用， 造成矿区电网 的运行状况日益恶化， 功率因数过低， 电压偏差过 大， 谐波含有率及谐波总畸变率偏高 ， 井下大型设备 无法正常启动， 变压器局部过热， 噪声大， 严重影响 煤矿的正常生产。 因此， 对电网电能质量进行测试、 分析和治理是
收稿日期： 2016 － 10 － 11 2010 年毕业于西安科 作者简介： 白全林（ 1982 —） ， 男， 陕西澄城人， 技大学电力系统及其自动化专业 ， 研究生， 工程师， 主要从事煤矿机 电管理工作。
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电网电能质量测试与分析
董家河煤矿供配电系统
董家河煤矿地面建有一个 6 kV 变电站， 双回路 35 kV 6 kV 电源分别引自西区 变电所 不同母线段， 6 kV 母线短路容量 Sᵡ = 100 MVA。 图 1 为董家河煤矿地面变电站供电系统图 。 1. 2 电能质量限值 谐波电压限值见表 1 。 谐波电流允许值见表 2 。 1. 3 谐波电压与谐波电流测试及分析 谐波电压： 谐波电压的统计分析结果如表 3 所
示。根 据 统 计 分 析 结 果 ， ① 6 kV 电 压 总 畸 变 率 THDu 高， C 相 THDu 超 出 国 标 规 定 值， A、 B 相 THDu 接近国标规定值； ② 主导谐波电压为 5 次、 7 次， 含微量 11 次谐波， 其中 5 次谐波严重超标。
表3
电压畸变率 THDu / % 95% 概率值 A B C A M ax 概率值 B C 5 3. 56 2. 16 4. 15 3. 89 2. 44 4. 48 7 11 5 3. 64 2. 23 4. 26 4. 57 2. 43 4. 95 7 11 5 3. 46 3. 06 4. 24 4. 61 4. 15 5. 38 7 11 次数 A
煤矿电网谐波治理及无功补偿
煤矿电网谐波治理及无功补偿作者：许远来源：《中小企业管理与科技·下旬》2010年第09期摘要:在煤矿电网中,大量使用的变压器和交流异步电动机等都属于感性负载,这些设备在运行时不仅消耗有功功率,而且还消耗无功功率,因此,无功电源与有功电源一样,是保证电能质量不可缺少的部分。
为保持系统无功平衡,节能降损、提高电压质量和电网经济运行水平,煤矿常采用各种无功补偿装置,来提高功率因数。
关键词:谐波治理无功补偿0 引言近年来,随着电力电子技术的飞速发展,各种电力电子装置在煤矿也得到广泛的应用,特别是为增加提升能力而采用的变频器和整流装置等,这些负荷大都具有非线性、冲击性和不平衡性的特点,在运行中会产生大量谐波,使供电系统谐波污染日益严重,给煤矿电网安全、经济运行带来很大的影响。
这些谐波对无功补偿装置也造成了严重影响。
在煤矿供电系统中,对于某次谐波,作为无功补偿用的并联电容器若与呈感性的系统电抗发生谐振,则会出现过电压而造成危害。
当无功补偿装置运行地点的谐波比较严重时,电压、电流波形会有很大畸变,电容器投切控制信号的传输就会受到影响,从而有可能引起装置的误动或拒动。
另一方面,并联电容器对电网谐波的影响也很大。
若电容器容抗和系统感抗配合不恰当,将会造成电网谐波电压和电流的严重放大,给电容器本身带来极大损伤。
可见,无功补偿与谐波治理两者关系密切。
产生谐波的装置大都是消耗基波无功功率的装置;治理谐波的装置通常也是补偿无功的装置。
因此,为了寻求能同时实现无功补偿和谐波治理的装置,就必须将二者结合起来进行研究。
电力用户的各种整流设备、交直流换流设备、电子电压调整设备等非线性负荷产生的谐波,不仅危害了电网安全,增加了电网的损耗,而且还直接造成用户端无功补偿电容器组的谐波电流放大和谐振,从而导致无功补偿电容器因过负荷或过电压而损坏。
谐波滤波及无功补偿成了非线性负荷电力用户关注和要解决的突出问题。
1 煤矿电网谐波分析1.1 变压器和铁芯设备的谐波变压器和铁芯设备的谐波是由其励磁回路的非线性引起的,励磁电流和磁通的关系是由铁芯的磁化曲线决定的,磁化曲线非线性,所以励磁电流非正弦的如果在考虑磁滞的影响,励磁电流波形更加扭曲。
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矿井电网动态无功补偿式及谐波治理的研究
随着大功率晶闸管整流装置的普遍使用，非线性负载的增加，在我国的大型矿井供电系统中谐波含量已严重超限，谐波危害已成了安全供电的威胁，力率偏低造成大量能耗浪费。
该文就东滩煤矿谐波污染治理及提高供电力率，节能实践进行了论述，对矿井供电节能及设备安全运行具有重要意义。
标签：动态无功补偿；谐波治理
姚桥煤矿现有主井、东二风井、西风井35/6KV变配电系统，均为35kV、6kV各两段供电系统。
随着我矿机电设备改造的进行，现代电力电子设备等非线性负荷大量接入电网，使电网供电质量受到严重影响，其中新、老井四台直流绞车及电子开关器件的大量应用和负载的频繁波动是最主要的干扰源，造成功率因数低，增加电网损耗，加大生产成本，降低生产率；产生的无功冲击引起电网电压降、电压波动及闪变，严重导致传动装置及保护装置无法正常工作甚至停产；产生高次谐波电流，导致电网电压畸变，是电网的“隐形杀手”；导致电网三相不平衡，產生负序电流使电机转子发生振动。
最为典型的例子就是我矿主井35KV 变电所的原1、2#主变使用了十来年就存在严重隐患而缩短了使用寿命，最主要的原因就是谐波的危害。
目前，治理谐波的主要手段就是采用高压电网动态无功补偿及谐波控制装置（以下称之为SVG）。
采用SVG可以快速精确地进行无功补偿和矿井谐波治理，在稳定母线电压、提高功率因数的同时，可以彻底解决无功倒送和高次谐波的问题。
1 SVG系统主要内容、目标及关键技术
1.1 主要内容
SVG系统包括全数字控制系统，可实时计算电网无功控制晶闸管触发角大小，进而控制补偿无功量的大小；高压晶闸管变流装置，可接受来自控制系统的信号，改变晶闸管触发角的大小，产生相应的无功补偿电流；补偿电抗器，可通过晶闸管的电流流经补偿电抗器时，产生系统所需的感性无功，用于平衡系统无功，保持稳定的母线电压和功率因数；高次谐波滤波装置，可用于消除流经系统的高次谐波，向系统提供容性无功，提高功率因数。
1.2 目标
消除无功冲击，滤除高次谐波，提高电网质量。
1.3 关键技术
安装SVG系统，利用原有的电容器提供固定的容性无功QC，补偿电抗器
通过的电流决定了补偿电抗器输出感性无功QTCR的大小，感性无功和容性无功相抵消，只要能做到系统无功QN=QV-QC+QTCR=常数（或0），则能实现电网功率因数=常数，电压几乎不波动。
关键是准确控制晶闸管的触发角，得到所需的流过补偿电抗器的电流，晶闸管变流装置和控制系统能够实现这个功能，采集母线的无功电流值和电压值，合成无功值，和所设定的恒无功值（可能是0）进行比较，计算得触发角大小，通过晶闸管触发装置，使晶闸管流过所需电流。
对于不对称负荷，利用steinmets理论实现分相调节，消除负序电流，平衡三相电网。
2 SVG系统效能分析
2.1 线损减少产生的经济效益分析
6kV侧无功补偿经济当量取0.090（6kV）。
则补偿设备SVG投运后相当于减少的无功总量：2×6000kVar=12000kVar；实际的无功需求为波动状态，且不可能时刻处于满负荷状态，无功补偿平均系数按50%计算。
折合成补偿相对于节省的有功能量：12000kVar×50%×0.090kW/kVar =540kW
6kV补偿系统设计方案为动态无功补偿SVG，可起到动态补偿的效果，跟踪系统无功变化使功率因数稳定在0.99以上。
动态无功补偿设备始终投运在电力系统中，每年投运时间为：24h/d×30d/m×12m/y×1y = 8640h；检修时间，每年按照60天计算，为1440h。
则实际运行时间：T = 8640h-1440h=7200 h
动态无功补偿系统投运后，每年可减少损耗为：7200h×540kW = 3，888，000kW·h；按照动力电的平均费率0.40元/kW·h计算，每年在损耗这一方面可减少的经济损失为：3，888，000kW·h×0.40元/kW·h =1，555，200元=155.52万元。
即通过动态无功补偿，预计每年线损节约收益不低于155万元。
2.2 SVG运行损耗分析
SVG成套装置的运行损耗主要为连接电抗器和SVG换流阀损耗。
在该项目中，设备为2套6MVar SVG，单套设备各部分额定损耗分别计算如下：①连接电抗器损耗：由电抗器厂家提供数据可知，该型号单台连接电抗器负载损耗4.9kW，3台共14.7kW；②换流阀损耗：SVG换流阀每个模块按2.3kW，每套SVG共计24个模块，损耗共约55.2kW，每个风机损耗按1.1kW计算，4个风机损耗共约4.4kW，满载时损耗共约59.6kW，空载时候损耗可忽略，且损耗与输出容量成正比。
若成套装置运行在满无功状态下，单套成套装置总损耗约为：14.7+59.6=74.3kW；事实上，SVG不可能一直处于满载运行状态。
平均输出容量按照50%计，单机平均损耗小于装置额定容量的0.8%。
每年投运时间按7200h 计算，则SVG每年损耗为：2×74.3kW×50%×7200h =524960kW·h；电价按照0.40元/kW·h计算，则每年花费为：524960kW·h×0.40元/kW·h =213984元≈21.4万元；那么，每年可见的直接经济收益为：155.52 -21.4=134.12万元。
3 结语
SVG系统完成后可达到国际同期先进水平，应用前景很广。
可使电网纯净，提高功率因数，减小生产成本，为企业节能降耗做出贡献；从社会效益看，能减小设备损耗，减少因电力设备绝缘老化而造成的电力事故，减小触电危险，达到安全生产的目的。