煤矿电网电能质量测试分析与研究

研究探讨 煤 炭 工 程 2008年第9期

煤矿电网电能质量测试分析与研究

贺天才

(中国矿业大学(北京),北京 100083)

摘 要:随着国民经济的飞速发展,对能源的需求日益增加,煤矿生产规模不断提高。为了保证煤矿安全生产,煤矿电网电能质量的提高具有重要的意义。对某矿电网电能质量进行测试,发现该矿电网电能质量存在的问题,通过分析研究,找出影响电能质量的原因。

关键词:电能质量;不平衡;谐波

中图分类号:TM711 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2008)09 0070 03

随着国民经济的发展,对能源的需求不断增长,我国煤矿行业的自动化水平不断提高,尤其是计算机、现代控制理论、精密测量技术的应用,使得敏感负荷所占比重日益增大,煤矿电网对电能质量的要求越来越高。煤矿电网电能质量严重超标正在大范围的污染供电环境,危及电网及其供电设备的安全稳定运行,严重的影响煤矿企业的经济效益。本文对某矿电网电能质量测试结果进行了分析与研究。

升大量采用交流电动机-直流发电机-直流电动机(也称G-D机组)模式,这种方式用电效率很低,造成电能的大量浪费。随着矿井生产能力的增加,对矿井提升的能力也提出了更高的要求。因此,

20世纪80年代初,我国开始引进

国外生产的晶闸管供电的直流提升机。由于对电能质量问题认识不足和资金等多方面原因,多数引进的直流提升机未配备谐波滤波装置。这些设备运行时对煤矿电网的电能质量产生了严重的影响,此外,露天煤矿的电机车、机修厂的电弧炉等也是造成煤矿电网电能质量下降的因素之一。

电能质量的好坏直接关系到煤矿企业安全生产和发展,在煤矿电网电力管理中具有越来越重要的地位。为了保证煤矿电网的电能质量,必须对电能质量进行测试与分析。 淮南理工大学与四川省广能集团绿水洞煤矿合作进行提高爆破效率的研究,在该矿东大巷进行爆破试验。该煤矿是高瓦斯矿井,其东大巷的岩石很坚硬,f=8~10,裂隙不发育。由于以前难以掌握锥形掏槽眼的角度,所以,只好采用楔形掏槽,循环进尺为1 2~1 5m左右。采用固定式锥形眼导向装置后改为锥形掏槽眼,在打眼工作量和装药量基本上不变的情况下,循环进尺提高至1 5~1 7m左右。

1 煤矿电网电能质量研究意义

我国煤矿电网的电能质量问题是在20世纪80年代随着大量引进和使用进口的晶闸管供电的直流提升机而出现的。由于直流拖动系统具有良好的调速特性,我国煤矿提是,锥形掏槽眼的角度很难掌握。但是如果采用固定式锥形眼导向装置则可以解决这个问题[1]

。

3 结 语

从以上分析可知,对于瓦斯矿井的坚硬岩石,采用先进的凿岩设备、多打眼、选择水胶炸药和小直径药卷炸药、减少空隙、采用固定式锥形眼导向装置实现锥形掏槽方式能取得较好的爆破效果,从而达到提高爆破效率的目的。参考文献:

[1] 涂建山.固定式锥形眼导向装置:中国,200720142355.X

图2 锥形掏槽眼布置图(mm)

[P].2008-03-28.

(责任编辑 潘启新)

收稿日期:2008-05-15

作者简介:贺天才(1963-),男,山西晋城人,教授级高工,中国矿业大学(北京)在读博士研究生。

2008年第9期 煤 炭 工 程 研究探讨

[2]

因为改善电能质量必须采取合理的措施,而合理措施的制定往往依赖于电能质量的测试和分析。随着煤矿电网电能质量的日益恶化,对煤矿电网电能质量进行测试和分析在煤矿的生产、安全和经济效益方面具有重要的意义。

电流谐波超标,5次电流谐波接近国家标准限值。图1、

2为该矿110kV进线电网电压电流不平衡变化曲线。

表2 110kV变电站2#主变35kV侧电流谐波数据

谐波次数

国家标准

/A15127 7125 18 83 84 13 15 62 64 72 2

35250

煤矿电网谐波允许值/A

15 0612 0487 730812 0485 12048 83523 81524 11643 11245 62242 61044 71882 2088

35251

实测最大值/A4 015 540 38 1330 96 21 46 51 66 20 60 90 135

2 某矿电网电能质量测试结果

某矿电网由一个110kV变电站、三个35kV变电站组成。电网结构以110kV变电站为中心,以辐射式方式与35kV变电站相连。

由于该矿电网长期存在三相不平衡和电网电压、电流谐波较大的情况,因此对该矿供电系统进行了电能质量测试。测试重点为110kV变电站,同时对1#、2#和3#35kV变电站进行了测试,发现110kV变电站电能质量较差。以下为110kV变电站部分测试结果。

根据该矿电网测试数据,对测试结果进行了统计和整理,其部分结果见表1、表2。

表1 110kV进线电压THD

测试地点110kV进线

电网电压实测值/V61 04

电网电压总畸变率(最大)/%

3 98

GB/T14549-93谐波标准/%

2 0

234567891011121314

标准电压/kV短路容量/MVA

可以看出该矿电网110kV进线电压和电流不平衡具有相同的变化情况,经过深入调查研究,发现引起电压和电流不平衡的原因是因为上级变电站带有电气化牵引机车系统,由于电气化牵引机车系统作为一个单相负荷接入电网,单相负荷在三相系统中会产生一定的负序分量,导致电网中有相当大的负序分量,引起该矿电网的电压和电流不平衡

[3]

3 煤矿电网电能质量测试结果分析

从测试数据可以看出,该矿电网电能质量较差,其中主要存在的问题为电压和电流严重不平衡,畸变率超标,

110kV电压总

110kV变电站2#主变35kV侧3、7、9、11次

。

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图3、4为该矿110kV进线A相的3次谐波电流的变化趋势和流向,根据测试结果发现,

3、5、7、9、11次谐波

电流较大,且多为下网谐波,即电流谐波由上级电网向该

矿电网注入,可以认为影响该矿电网电能质量的主要因素是由于上级电网电能质

量较差。

4 治理方案研究

根据测试结果,该矿电能质量存在的主要问题是电压、电流不平衡度和谐波指标超出国家标准。由于这些问题是由上级变电站电能质量较差引起,可以一方面要求上级变电站采取措施改善该矿的进线电能质量,另一方面,对于三相不平衡可以采用具有分相调节能力,响应时间快的无功补偿装置SVC或SVG,来解决进线电压电流不平衡的问题;对于进线谐波电压或谐波电流超标,可以采用MARS装置(MainsActiveRestoringSystem,电能质量有源恢复系统)进行治理。图5、图6为采用专用仿真软件对MARS装置谐波治理效果仿真结果。仿真中参数按该矿实际谐波最大值设定,MARS装置容量为两台E880-400。根据仿真结果,MARS装置的投入运行,可以大大改善该矿电压、电

流谐波超标的情况。

#

图6 MARS投入后1主变A相电压电流波形

5 结 语

由于目前煤矿电网中的监控系统均无法反映其电能质量,通过对煤矿电网电能质量测试分析,可以及时发现煤矿电网的隐患,找出影响煤矿电网电能质量的原因,以便采取相应的措施进行治理,对保证煤矿的正常、安全的生产具有重要的意义。参考文献:

[1] 王兆安,杨君,等.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:

机械工业出版社,

2003.

[2] GB/T14549-93.电能质量公用电网谐波[S].

[3] 谭秀炳,刘向阳,等.交流电气化铁道牵引供电系统[M].

成都:西南交通大学出版社,2002.

图5 MARS投入前1#主变A相电压电流波形

(责任编辑 赵巧芝)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mf81.html