F2-1煤炭行业电能质量产品应用分析-杨维涛

2014-03煤炭行业电能质量分析报告

西安爱科赛博电气股份有限公司2023/2/1

煤炭行业电能质量分析

SP系列电能质量产品简介总结煤炭行业电能质量解决方案介绍公司介绍

提升机

提升机单机装机功率大，在矿井总供电负荷中占的比重较大。提升机作为大功率、频繁启动、周期性冲击负荷以及采用硅整流装置对电网造成很大的无功冲击和高次谐波污染。所以大功率提升机对供电电网的容量和稳定性提出更高要求。

典型负载分析煤矿的典型无功波动情况长距离输电线路

在煤矿开采过程中，有大量的巷道掘进设备、通风设备、行车灯电气设备均在井下应用，在非露天煤矿的开采过程中，需要很长的输电线路为井下设备提供电力，远距离电力传输带来了高能量消耗，导致末端电压低！

2023/2/1

电缆的电阻很小，但是在长距离和大电流的情况下仍不能忽略。由于电阻与导体的长度成正比，电力线路的末端的导线电阻相当于最大。在这种情况下，当电流很大的时候，导线电阻的分压为U=IR，也就是说电流越大分压越大。这部分分压就是线路损耗的电压。最后负载所得到的电压就是电源电压减去损耗的电压。2023/2/1变频器和软启动器配置了变频器或软启动器，以达到改善启动冲击和运行节能的要求。由于变频器的使用，一般会产生6k±1次谐波。煤矿供电系统电能质量问题电压波动末端电压低功率因数低、损耗大无功谐波变频器、电力电子器件不断增容，导致变压器或系统承受力超负荷，从而引起火灾、损坏变压器或配电系统设备及线路损耗增加，破坏绝缘、降低使用寿命，同样会引起火灾，危害人身安全。根据《功率因数调整电费办法》奖、惩电费造成配电系统过电流、欠电压等紧停故障的发生，影响了矿井生产引起的危害串并联谐振：在电容器的作用下，谐波电流可以被放大2～5倍，而在谐振时可达30倍以上。谐振引起的过电压和过电流会大大增加电容器的损耗和过热，往往导致电容器的损坏。小结煤炭行业设备产生的电能质量问题较为严重，主要体现在无功问题、谐波问题、电压波动及闪变问题、三相不平衡问题等；解决煤炭行业电能质量问题主要的技术有：无源滤波技术、有源滤波技术；电容无功补偿技术、静止无功补偿器技术、静止无功发生器技术等，目前在煤炭行业中高压系统，以静止无功发生器（SVG）解决电能质量问题，而依据系统情况，也有低压就地方式，下面将着重介绍煤炭行业中高压系统电能质量解决方案。2023/2/1

煤炭行业电能质量分析

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2023/2/1煤炭电能质量解决方案设备名称适用场合解决问题井上链式静止无功发生器（SVG)6kV、10kV配电室动态无功补偿（提升机、鼓风机、循环泵、皮带机和各类电机）提高功率因数、稳定系统电压、降低线路损耗，促进节能减排。低压有源电力滤波器(APF)0.4kV配电室谐波治理

（变频类设备）滤除谐波电流，提高供电系统的可靠性，促进节能减排。井下井下防爆有源电力谐波及无功动态补偿装置井下690V、1140V谐波治理及动态无功补偿（井下设备：刮板输送机、皮带输送机、掘进机等）滤除井下谐波电流、降低井下输电线路传输损耗、提高末端电压，保障井下设备安全可靠运行，提高供电系统可靠性，促进节能减排。2023/2/1级联SVG的应用某煤矿无功补偿案例项目背景：某煤矿地面变电所装备2台三相双绕组油浸变压器其6KV系统的谐波含量以5、7次为主，含量为6.5%左右，当前功率因数在0.6—0.85之间。治理方案：选用

1套SVG型动态无功补偿及谐波滤波装置，有效补偿容量±3Mvar。2023/2/1功率因数变化趋势图补偿前补偿后数据对比：补偿前，因系统中无功的影响，造成功率因数非常低，一度降低到0.7，原有补偿无法实时跟踪负载变化，功率因数波动频率、波动范围都很大。补偿后，系统无功功率被有效进行了补偿，功率因数升高到0.98以上，功率因数变化平稳，波动范围小。提高了设备的用电效率。2023/2/1电压变化趋势图补偿前补偿后

数据对比：补偿前电压波动范围较大，电压冲击大。对系统设备的安全造成隐患。补偿后系统电压相对平稳，波动范围减小，消除电压冲击对系统的危害。2023/2/1电流变化趋势图补偿前补偿后数据对比：对系统进行无功补偿后，系统无功电流大幅度减小，从而总电流有效值降低，提高了电能利用率。有源滤波器产品的现场应用某煤化工行业谐波治理案例项目背景：某煤炭化工企业焦炉配电室，由于存在大量变频和冲击性负载，经测试其电流变化极快并且存在5、7次谐波电流。治理方案：用一台型号为SPA3-100A/0.4的有源电力滤波器对5、7次谐波电流进行滤除。2023/2/1治理前后效果对比治理后治理前2023/2/1

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静止无功发生器(SVG)

静止无功发生器（SVG：StaticVarGenerator）的基本原理是指将自换相桥式电路通过电抗器直接并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值或者直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。

静止无功发生器基本概念SVG的三种运行模式:2023/2/12023/2/1安全性能最好补偿功能多样化操作更简单响应时间最快占地面积最小谐波含量极低可忽略中压静止无功发生器(SVG)设备特点简约设计占地小增强可靠性(绝缘)中压静止无功发生器技术特点操控性高低、压完美隔离，安全本控操作，免电气、电磁造成人身伤害！windows可视化操作界面！维护性控制与功率模块化设计，互换性强，缩短维修周期，减少损失！强大的客服系统，可实现客户的免维护！智能性自动检测、自动补偿！可远控值机、后台值机、移动值机，也“可无人值机”，打造大数据“平台”！2023/2/1中压静止无功发生器启动柜铁芯电抗器柜内安装双接触器接入安装简单中压静止无功发生器功率柜控制供电采用有源自取电调试简单高可靠性最高标准可维护性最小重量设计最高标准安全设计单板设计最简工艺最高可维护性高可靠性中压静止无功发生器控制柜两光纤设计控制不断电全功能模块有源电力滤波器（APF）防爆型滤末端电压提升装置2023/2/1

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总结（1）煤矿负荷的特点负荷波动频繁，周期性变化谐波严重，尤其是5、7、11、13次基于电容器型补偿面临的问题难以适应负荷波动的变化谐波治理的效果有限（滤除60%左右的谐波），占地面积大（多组滤波器组），谐波放大，对电容器及系统其他设备造成谐波过电压总结（2）SVG技术先进，是最新型动态无功补偿与谐波治理方案1、无功动态补偿，不产生谐波而且能补偿13次以下谐波，使固定电容支路的设计大大简单，避免谐波放大，使系统安全性大大提高。2、装置自身可靠性高，采用目前最为成熟普遍应用的IGBT，此外每相具备冗余模块。3、强迫风冷，平时免维护；模块化结构，如出现模块故障，可冗余运行，检修时直接更换模块。4、功率因数保持在0.98以上。5、谐波电流得到了有效抑制，提升了系统的供电安全性。2023/2/1一站式服务测试方案讨论设计维护及培训安装2023/2/1

电能质量问题涉及的方面很广，这里也仅对其中的一部分做了介绍。对于煤炭企业，无功、谐波、电压闪变等问题，都是需要解决的。通过电能质量的治理就是为了保证系统可靠的运行，延长供电系统中其他电力设备的使用寿命及提高系统的可靠性。总的来说，解决电能质量问题最重要是要有正确的理念，使整个供电系统达到一个环保的、高标准的环境运行。电能质量问题不能理解为用某一种产品就可以解决问题，要整体考虑，我们最大的优势就是和客户共同讨论，找到解决企业电能质量的问题，然后用系列的电能质量产品实施解决，实现多赢。2023/2/1

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企业概况致力于电力电子电能变换和控制领域提供效率更高、效能更佳的电能转换设备和解决方案

1996年1月19日西安爱科电子有限责任公司成立，开展航空军工电源业务2003年4月西安赛博电气有限责任公司成立，开展有源电力滤波器等电能质量新业务2011年5月公司引入PE2012年4月改制成立西安爱科赛博电气股份有限公司2012年

9月成立全资子公司——苏州爱科博瑞电源技术有限责任公司公司