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礦業的諧波處理（APF）

發(fā)布時(shí)間:2016-10-25 13:17:37 | 浏覽次數：

随著(zhe)科學(xué)技術的發(fā)展，礦業供配電電網中愈來愈廣泛使用變頻設備、整流設備等電力半導體的裝置。
電力半導體裝置是非線形的負載，其電壓、電流波形實際上不是完全是正弦波形，而是不同程度畸變的非正弦波型。根據傅立葉級數的析分，可分解成(chéng)基波的分量、諧波分量。
諧波主要由于諧波電流源産生，當正弦基波電壓施放于非線性設備時(shí)，設備吸收的電流與施加的電壓波形不相同，電流因此發(fā)生畸變，諧波電流注入到礦業電力系統中，這(zhè)些非線性設備就(jiù)成(chéng)爲礦業電力系統的諧波源。
由于現代礦業工業中大量使用了各種(zhǒng)整流設備、交直流換流設備和電子電壓調整設備，如電熔煉設備、電化學(xué)設備、礦井起(qǐ)重設備、露天采掘設備、電氣機車等與日俱增。這(zhè)些設備都(dōu)大量地使用了晶閘管，通過(guò)變頻調速技術來達到節能(néng)目的。然而，因爲電力電子裝置的使用而出現的高次諧波污染問題又使電路的功率因數下降，造成(chéng)了電氣元件及設備的故障和損壞。

典型負載
照明設備：由于廠内部使用大量的節能(néng)熒光燈具，因此會(huì)産生大量的諧波電流，熒光燈接成(chéng)三相四線負載時(shí)，中線上就(jiù)會(huì)流過(guò)很大的三次諧波電流；

變頻器：變頻器是非常典型的諧波源，其電流畸變率達33%以上，會(huì)産生大量的5、7、11、13等（6n±1)次諧波；

破碎機、切粒機、磨礦機、漿砂泵等設備：這(zhè)些機器動力裝置大都(dōu)采用變頻裝置，這(zhè)些非線性設備就(jiù)成(chéng)爲礦業電力系統的諧波源，會(huì)産生大量的諧波電流，尤其是5次諧波嚴重；

諧波對(duì)有色金屬選礦供電系統的危害
礦業是對(duì)安全非常重視的的一個行業，而礦業的配電安全就(jiù)是保障采礦能(néng)夠安全、穩定、連續生産的一個必不可少的客觀條件。而在礦業的配電系統中，由于衆多的變頻設備和整流設備産生了大量的諧波，因此導緻生個配電系統中整體老化嚴重、絕緣性能(néng)下降、控制性下降，操作性降低等危害。由此也可導緻設備癱瘓、故障甚至放電、著(zhe)火等嚴重危及人身安全和财産安全的嚴重後(hòu)果。具體來說，諧波對(duì)礦業系統的安全生産的危害主要有以下4點：
1、對(duì)微機保護和控制設備的危害。
礦井供配電系統中的諧波電壓和電流，會(huì)導緻供配電系統中各類保護及自動裝置産生誤動或拒動，特别在廣泛應用的微機保護、綜合自動化裝置中表現更爲突出，容易引起(qǐ)區域系統瓦解，造成(chéng)故障擴大等惡性後(hòu)果；
2、對(duì)通信和信息線路的危害。
當供配電線路與通訊和信息線路平行或相距較近時(shí)，由于兩(liǎng)者之間存在靜電感應和電磁感應，容易形成(chéng)電場耦合和磁場耦合，諧波會(huì)對(duì)通訊和信息系統産生幹擾,降低信号的傳輸質量，不僅影響聲、像的清晰度和信息傳輸的準确性，嚴重時(shí)還(hái)會(huì)造成(chéng)設備損壞，危及人身安全；
3、對(duì)電力電纜的危害。
在導體中非正弦波電流與具有相同方均根值的純正弦波電流相比，并且會(huì)引起(qǐ)額外溫升縮短電氣設備和機密儀器的使用壽命，甚至損壞設備；影響生産效率，以及生産質量。
4、幹擾通信系統的工作。
電力線路上流過(guò)的3、5、7、11等幅值較大的奇次低頻諧波電流通過(guò)磁場耦合，在鄰近電力線的通信線路中産生幹擾電壓，幹擾通信系統的工作，影響通信線路通話的清晰度，而且在諧波和基波的共同作用下，觸發(fā)電話鈴響，甚至在極端情況下，還(hái)會(huì)威脅通信設備和人員的安全。另外礦采企業的用電量非常大，但是諧波問題會(huì)損害電表計算電能(néng)的準确性，會(huì)造成(chéng)不必要的損失。
解決方案
1 利用APF實現諧波治理
現代礦業工業中大量使用了各種(zhǒng)整流設備、交直流換流設備和電子電壓調整設備，如電熔煉設備、電化學(xué)設備、礦井起(qǐ)重設備、露天采掘設備、電氣機車等與日俱增。這(zhè)些設備都(dōu)大量地使用了晶閘管，電力電子設備將(jiāng)會(huì)帶來諧波問題。
治理諧波的最佳解決方案是采用有源濾波技術，該補償原理是産生與負荷的諧波電流大小相同相位相反的補償電流，以此來消除負荷産生的諧波對(duì)配電網的影響。
APF選型：
有源濾波器的設計容量=運行電流*電流畸變率

注：爲了使補償效果更佳，一般留有裕量，因此一般在計算容量乘以1.2後(hòu)作爲最後(hòu)的配置容量。

項目配置方案

對(duì)于各變壓器下需要的有源電力濾波器額定補償容量如下表：

序号	安裝位置	詳細描述	配置詳細描述	治理方式
1	斷路器下端	負載進(jìn)線斷路器下端	根據具體情況而定	集中治理

小結：本裝置投入使用後(hòu)不僅可以保證配電系統的諧波電流下降幅度非常明顯而且可以提高現場的功率因數，在容量足夠的情況下，現場的電流畸變率將(jiāng)會(huì)由23%下降至5%左右。

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