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                  有源濾波器在選煤廠供電系統諧波治理中的應用

                  2021-05-11

                  現代化的選煤廠一般都采用PLC或DCS進行自動控制,洗選過程中,由流量、壓力、密度等參數與變頻技術結合形成的閉環控制系統得到更多的應用。在自動化程度提高的同時,由于變頻器等應用增多,非線性的設備接入電網,會將產生的諧波電流反饋到電網中,進而通過電網阻抗產生諧波壓降,引起電網電壓的畸變,供電系統的電能質量下降,不利于系統的安全運行。由于煤礦工業系統技術人員對諧波重視程度不夠,沒有采取有效的諧波抑制措施,導致煤礦供電系統電網質量較差,有諧波引起的機電事故屢屢出現[1-9]。1諧波產生原因分析諧波的產生根據其在供電系統中處的位置不同,原因可大致分為3種情況:電源處本身具有的諧波、電源傳輸時產生諧波及變頻器、電焊機等末端用電設備產生的諧波[10-11]。廠房中照明使用的氣體放電燈的電路本身含有電弧,電弧的負阻特性也會產生諧波。對選煤廠來說負載中諧波主要是由變頻器產生的,現代化的洗煤廠,洗選過程通常采用“傳感器控制器變頻調節”的模式來進行密度、流量、壓力等工藝參數的自動調節。許多設備都需要使用變頻器,變頻器本身需要對正弦波電流進行“破壞重組”,即變頻的“整流逆變”過程,在這個過程中會向電網反饋大量的諧波電流。雖然目前對變頻器的制作有諧波量的限制,有時還要在變頻器的輸入側增加電抗器,來降低諧波對電網的影響,但從目前來看,變頻器仍然是選煤廠供電系統主要的諧波來源。2諧波危害諧波對選煤廠供電系統的危害有以下方面:(1)對變壓器的危害。諧波電流對變壓器的危害主要表現在會使變壓器產生附加損耗,變壓器運行時產生溫度升高、噪聲增大。另諧波中含有的無功分量會占據部分變壓器容量,使得變壓器的實際輸出容量變小[12-16]。在諧波環境下運行,加速絕緣老化,變壓器的壽命也會降低。(2)對供電線路的危害。諧波電流中含有較大的無功分量,會增加線路的損耗,導致電纜過熱,降低其使用壽命。(3)對無功補償裝置的危害。諧波電流會對系統的無功補償裝置造成了不同程度的影響,流過補償裝置的電流過大會導致無功補償裝置中的保險絲燒斷,甚至會由于電容過熱導致無功補償裝置中的電容炸裂[17-20]。電力諧波除直接威脅無功補償裝置的安全外,其對其他電氣設備壽命和線損的影響及對供配電系統安全運行的影響在很多方面是逐步積累的,其作用過程具有漸進性、隱蔽性。另外諧波還會影響到電力系統中微機自動綜合保護裝置的工作,對系統故障做出錯誤判斷,誤動作或者不動作,影響供電系統的安全運行。因此為保證系統的安全性,應對系統的諧波進行治理。3諧波治理方式抑制諧波從原理上來說方法較多,例如:采用較高的電壓等級,電壓等級越高,系統的短路容量越大,對諧波的承受能力也就越強;再有就是增加變頻器等變流設備的脈動數,理論上變流設備反饋回電網的只有kP1(k=1.2.3…,P為脈動數)次的諧波,可見脈動數越多,諧波的產生量越少。目前系統中的諧波問題已經越來越引起技術人員的重視,在工程中抑制諧波的手段主要有2種:(1)無源濾波即在系統中增加濾波電路;(2)有源濾波。無源濾波可根據系統的諧波含量設計濾波電路,可濾掉固定頻次的諧波,主要由電感、電容和電阻等元器件按照一定的設計參數組合設計構成的濾波電路,可濾除某一次或多次諧波,具有容量較大、結構簡單、經濟性好等優點,但是受本身原理的制約,其在生產以后就只能濾除某頻率范圍內的諧波。有源電力濾波器是一種主動性的電流補償諧波治理濾波裝置,可通過互感器對系統電流進行采樣,通過控制器分析中其中的諧波成分,然后控制晶閘管動作,產生一個與諧波電流大小一樣、方向相反的電流反饋到電網中,抵消電網中的諧波。

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