煤矿绞车系统谐波抑制和无功补偿

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1、附件1科学技术成果申报表成果名称：JKM-3.25/4（11）绞车谐波治理任务来源：南山矿完成单位及主要研究人员：南山矿王兴友孙振海李佰村张善利房振江主要协作单位：南山矿上海追FI电气工作起止时间：2006年3月至2006年6月填报单位负责人（盖章）填报单位（盖章）填报日期2007年4月25H内容摘要（包括成果的主要用途、原理、技术关键、预定和达到的技术指标、经济价值、国内外水平比较等）南山煤矿新井JKM-3.25/4（II）绞车主要担负提升二水平的煤炭，2005年1月改造为直流调速系统，提升高度570米，单台直流电机功率为1000KW,双电机拖动。

2、绞车的供电系统由高压柜、整流变压器、整流装置和电机组成。整流变压器的容量为1800KVA,电压比6/0.62KV,接线方式分别人A/A和A/Y；整流装置为三相全控桥式6脉冲整流电路。直流绞车供电系统的整流装置采用三相全桥式6脉冲整流，整流变流器工作时产生的特征谐波电流次数为n二KP±1,谐波发生量的理论值为人丄,对于n该煤矿的直流绞车供电系统来讲，其产生的主要特征谐波电流成份为5、7、11等次。直流绞车工作时产生的上述特征谐波电流注入系统，严重影响了整个系统的供电质量。在绞车工作时，矿内的综合监控装置频繁出现乱码，从整流装置到变压器的电缆发烫，存在严

3、重的安全隐患，同时整个绞车供电系统的功率因熟低，平均功率因数仅为0.6左右。绞车提煤的工作过程耗时约为120秒，由低速爬行（时间为20秒左右）-全速提升（时间60秒）-减速运行（时间30秒左右）-停止（时间10秒左右）四个阶段组成。循环工作，每天提煤600次左右。我们专门对此进行了较长时间的监测并对测试数据进行了分析统计，测试选用专用的谐波分析仪。分析在绞车的工作过程中，各次电流值随工作阶段的不同有较大的变化。在初始的低速爬行阶段的20秒内，基波电流及各次谐波电流最大，进行快速提升阶段，各次谐波电流值趋于稳定，且幅值大大降低，在进入减速运行阶段此时为

4、近似空载状态，谐波电流较小，在停止的10秒内谐波电流为零。通过分析，现有系统谐波污染严重，功率因数低下，而且工作周期短，谐波含量和无功需求时间有较大的变化。针对这种快速变化的系统，谐波的抑制和无功补偿也必须能够随负荷的快速变化，这样才能起到很好的交果。当前的滤波补偿装置分为有源和无源两大类，其中有源滤波技术是近年来发展起来的一种谐波抑制的新技术，它集动态滤波、动态无功补偿（容性、感性可编程）于一体，响应速度快，滤波效率高，是目前最为理想的滤波、补偿产品之一。根据上述测试分析来看，在该绞车的供电系统中使用有源滤波装置可有效地解决上述存在的问题，但是由于

5、该装置的成本较高，对操作、维护人员的素质要求很高，因此选用无源滤波装置。无源滤波技术是利用L、R、C无件组成串联谐振回路，通过合理配置参数，使其在某个（或某此）固定的频率上为谐波提供…个低阻抗的通道，谐波大部分流入该支路，从而减轻对系统产生的污染。同时滤波支路在基波频率下呈容性，又可以向系统提供容性无功，提高系统的功率因数，因此在该系统中使用无源滤波装置也可同时解决谐波和无功两大问题，但在快速响应和滤波效率上，无源滤波装置是显然无法与有源滤波装置相提并论上，但综合考虑性价比等因素，对该系统的谐波抑制和无功补偿问题最好选择采用无源滤波装置來解决。该系统

6、的负载特性是规律性快速变化，因此常规的固定式无源滤波装置在此系统中不适用，必须针对负载的实际工作特性进行专门设计，无源滤波装置应随负载变化而变化，以抑制随时变化的谐波和补偿所需的无功，才能有效地改善系统的供电质量。在设计时主要从以下几点来满足系统的要求：1、根据系统的无功需求确定分组策略，将整个装置分成若干组进行分步补偿。2、根据谐波电流变化特性确定各支路的调谐频率和滤波器类型。3、市于负载变化较快，为保证无源滤波器能够快速响应负载的变化,选用可控硅作为投切元件，电压过零时导通和截止，这样即保证了投切的快速响应，还可减少合闸涌流对电容器的冲击作用。投

7、切遵循线性顺序，先投低次再投高次，切除时选先切高次再切低次。通过此项成果不但解决了南山煤矿新井绞车的安全隐患，也为我局为供电可靠性、安全性提出了完善的方案。项冃负责人（签字）:2007年4月25日注：如本栏填写不下，可添页（大小应与本页同）科技成果数据采集卡主要用途:主要用于提升直流和交-交变频绞车的谐波，是提高绞车的运行可靠性能和功率因数，降低绞车运行事故和对电网及附属设备的干扰。工作原理：用L、R、C组成串联谐振回路，通过合理配置参数，使其在某个（或某此）定频率上为谐波提供一个低阻抗通道，谐波大部分流入该支路，从而抑制谐波，同时谐波支路在基波频率

8、下呈容性又可以向系统提供容性无功，提高功率因数。技术指标:南山矿新井JKM-3.25/4（II）绞车测试结果