煤礦供電中FC+SVG動態(tài)補償濾波裝置的應(yīng)用解析

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態(tài)的補償濾波。這種技術(shù)的成功運用，能夠較快地隨著礦井負擔的無功電流所產(chǎn)生的變化來變化，自動對電網(wǎng)系統(tǒng)需要的無功功率進行補償，實現(xiàn)了電網(wǎng)在無功功率上的非靜態(tài)的補償，及時消除各個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態(tài)供電系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：煤礦供電；FC+SVG動態(tài)補償；濾波裝置

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

1 煤礦的供電系統(tǒng)中應(yīng)用FC+SVG動態(tài)補償?shù)目尚行?/p>

淮南礦區(qū)幾乎每一個礦井的供電系統(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。幾個專業(yè)的機構(gòu)測試了諧波，其中主要是5次、7次和11次。礦井在建設(shè)的時候設(shè)計安裝的非動態(tài)FC，非動態(tài)濾波的補償裝置，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)方面是相對落后的，沒辦法監(jiān)控?zé)o功負荷的改變，瞬間功率因數(shù)比較低，供電的時候有很大損失和消耗，對系統(tǒng)的經(jīng)濟和運行都產(chǎn)生很大影響。而且因為FC濾波旁邊的電流無功率容量是相對比來說穩(wěn)定的，礦井升高機這些機械的負荷波動是很大的，每一個礦都發(fā)生過過補償?shù)那闆r，其原因就是大型機械設(shè)備停止運行，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償以及諧波，這一點毋庸置疑。有一個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，對比經(jīng)濟性和可行性兩方面，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動態(tài)補償濾波裝置在技術(shù)方面的先進性

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)的補償無功功率，再加上SVG有相當快的反應(yīng)速度，對諧波的濾除率能夠超過95%，相當細致的進行無功補償。

SVG具有極高的可靠性，在自身的運行方面。它對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)象不會出現(xiàn)，在安全方面和可靠方面是絕對可以保證的。在SVG工作時，不把IGBT的高頻率開關(guān)所產(chǎn)生的高次諧波注入，SVG在補償無功以及諧波的消除上會有更好的效果。補償諧波的時候，把與負載電流的基波無功分量反極性的成分加入到補償電流的信號指令中去，就能夠達到使負擔無功功率得到補償?shù)哪康?。此時，負載的電流里諧波以及無功的成分和補償?shù)碾娏骰ハ嗟窒袅?，電源的電流相當于負載的電流中基礎(chǔ)電波的有功分量。

補償電流里面的諧波和無功這些電流的分量都能夠運用SVG的控制系統(tǒng)經(jīng)過指定的電流計算方式計算出來，然后根據(jù)計算結(jié)果推出實際中補償?shù)碾娏?，補償?shù)碾娏骱鸵邮苎a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擁有強大的技術(shù)支持和優(yōu)勢，尤其應(yīng)用上FC+SVG的補償方案，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快速的運算速度也能夠高效的解決濾除諧波以及無功補償?shù)膯栴}，能夠?qū)崿F(xiàn)對于實時補償?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償效果

以淮南礦業(yè)集團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象，將已有的FC系統(tǒng)和SVG裝置進行最優(yōu)化的結(jié)合，準確算出無功補償?shù)娜萘恳约爸C波補償?shù)娜萘?，尤其是必須準確合理的計算出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)叫做拓撲結(jié)構(gòu)和多電平PWM技術(shù)都應(yīng)用在SVG裝置中來進行遞次諧波的抵消，使電壓和電流諧波產(chǎn)生畸形變異的概率低于0.03，實現(xiàn)既不加大硬件的成本，又達到了濾波的目的。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，或者直接對交流電一側(cè)的電壓電流進行控制，這樣就能夠讓這個電路把適合的無功電流進行吸收或者發(fā)射，以此來實現(xiàn)動態(tài)的無功補償。

4 FC+SVG動態(tài)補償技術(shù)在應(yīng)用時產(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)濟效益，礦井的總功率因數(shù)在該技術(shù)實施穩(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，也使電費資金得到了節(jié)約。

成功應(yīng)用FC+SVG技術(shù)，使礦井每一個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次的諧波含量在實施項目之前每一個礦井中相對來說比較大，造成了電力的設(shè)備損傷和生產(chǎn)過程中機器設(shè)備的損害，實施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，在電氣機械設(shè)備的運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)故障的時候，F(xiàn)C+SVG裝置能夠給予最及時最快速的判斷，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，讓整個輸電的系統(tǒng)穩(wěn)定性得到提高，高效的是受到負荷一側(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動態(tài)補償濾波裝置的應(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，確保了全自動裝置的動作準確性，也保證了每一種電氣機械設(shè)備的穩(wěn)定安全運作。經(jīng)過實際調(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)濟運行；為礦井贏得了巨大的經(jīng)濟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，帶來更大的社會經(jīng)濟安全效益。

參考文獻

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