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| 矿业的谐波处理（APF） | ||||||||||
| 发布时间:2016-10-25 13:17:37 | 浏览次数： | ||||||||||
随着科学技术的发展，矿业供配电电网中愈来愈广泛使用变频设备、整流设备等电力半导体的装置。 电力半导体装置是非线形的负载，其电压、电流波形实际上不是完全是正弦波形，而是不同程度畸变的非正弦波型。根据傅立叶级数的析分，可分解成基波的分量、谐波分量。 谐波主要由于谐波电流源产生，当正弦基波电压施放于非线性设备时，设备吸收的电流与施加的电压波形不相同，电流因此发生畸变，谐波电流注入到矿业电力系统中，这些非线性设备就成为矿业电力系统的谐波源。 由于现代矿业工业中大量使用了各种整流设备、交直流换流设备和电子电压调整设备，如电熔炼设备、电化学设备、矿井起重设备、露天采掘设备、电气机车等与日俱增。这些设备都大量地使用了晶闸管，通过变频调速技术来达到节能目的。然而，因为电力电子装置的使用而出现的高次谐波污染问题又使电路的功率因数下降，造成了电气元件及设备的故障和损坏。 典型负载 照明设备：由于厂内部使用大量的节能荧光灯具，因此会产生大量的谐波电流，荧光灯接成三相四线负载时，中线上就会流过很大的三次谐波电流； 变频器：变频器是非常典型的谐波源，其电流畸变率达33%以上，会产生大量的5、7、11、13等（6n±1)次谐波； 破碎机、切粒机、磨矿机、浆砂泵等设备：这些机器动力装置大都采用变频装置，这些非线性设备就成为矿业电力系统的谐波源，会产生大量的谐波电流，尤其是5次谐波严重； 谐波对有色金属选矿供电系统的危害 矿业是对安全非常重视的的一个行业，而矿业的配电安全就是保障采矿能够安全、稳定、连续生产的一个必不可少的客观条件。而在矿业的配电系统中，由于众多的变频设备和整流设备产生了大量的谐波，因此导致生个配电系统中整体老化严重、绝缘性能下降、控制性下降，操作性降低等危害。由此也可导致设备瘫痪、故障甚至放电、着火等严重危及人身安全和财产安全的严重后果。具体来说，谐波对矿业系统的安全生产的危害主要有以下4点： 1、 对微机保护和控制设备的危害。 矿井供配电系统中的谐波电压和电流，会导致供配电系统中各类保护及自动装置产生误动或拒动，特别在广泛应用的微机保护、综合自动化装置中表现更为突出，容易引起区域系统瓦解，造成故障扩大等恶性后果； 2、 对通信和信息线路的危害。 当供配电线路与通讯和信息线路平行或相距较近时，由于两者之间存在静电感应和电磁感应，容易形成电场耦合和磁场耦合，谐波会对通讯和信息系统产生干扰,降低信号的传输质量，不仅影响声、像的清晰度和信息传输的准确性，严重时还会造成设备损坏，危及人身安全； 3、 对电力电缆的危害。 在导体中非正弦波电流与具有相同方均根值的纯正弦波电流相比，并且会引起额外温升缩短电气设备和机密仪器的使用寿命，甚至损坏设备；影响生产效率，以及生产质量。 4、 干扰通信系统的工作。 电力线路上流过的3、5、7、11等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度，而且在谐波和基波的共同作用下，触发电话铃响，甚至在极端情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。另外矿采企业的用电量非常大，但是谐波问题会损害电表计算电能的准确性，会造成不必要的损失。 解决方案 1 利用APF实现谐波治理 现代矿业工业中大量使用了各种整流设备、交直流换流设备和电子电压调整设备，如电熔炼设备、电化学设备、矿井起重设备、露天采掘设备、电气机车等与日俱增。这些设备都大量地使用了晶闸管，电力电子设备将会带来谐波问题。 治理谐波的最佳解决方案是采用有源滤波技术，该补偿原理是产生与负荷的谐波电流大小相同相位相反的补偿电流，以此来消除负荷产生的谐波对配电网的影响。 APF选型： 有源滤波器的设计容量=运行电流*电流畸变率 注：为了使补偿效果更佳，一般留有裕量，因此一般在计算容量乘以1.2后作为最后的配置容量。
项目配置方案 对于各变压器下需要的有源电力滤波器额定补偿容量如下表：
小结：本装置投入使用后不仅可以保证配电系统的谐波电流下降幅度非常明显而且可以提高现场的功率因数，在容量足够的情况下，现场的电流畸变率将会由23%下降至5%左右。
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