1、.唐口煤礦動補及濾波器系統(tǒng)設計唐口煤礦動補及濾波器系統(tǒng)設計一、概述晶閘管變流器傳動系統(tǒng)為非線性負載，運行時會產(chǎn)生大量的諧波電流，這些諧波電流注入電網(wǎng)后，不僅引起供電電壓波形畸變，供電質(zhì)量降低，而且嚴重威脅電網(wǎng)的安全供電和用電設備的安全運行。另一方面，晶閘管變流器傳動系統(tǒng)運行時無功沖擊較大，導致供電系統(tǒng)電壓波動及功率因素較低（一般在0.6左右），因此必須進行必要的濾波和無功補償。如果采用常規(guī)的并聯(lián)電力電容器補償，將會對諧波電流產(chǎn)生放大作用，更加危及電力系統(tǒng)的安全運行。因此對于晶閘管變流器傳動系統(tǒng)最佳的解決方案是采用動態(tài)無功補償及諧波濾波裝置。 二、基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 1、電網(wǎng)條件 10kV 母線短路容量：

2、最大105.57，最小96.33MVA；額定電壓: 10kV；額定頻率: 50HZ。2、運行方式礦井10KV母線為單母線分段。正常情況下，二段10KV母線分別由2臺主變供電。一段母線帶一臺主井提升機及礦井部分其它負荷，另一段母線帶一臺主井提升機、一臺副井提升機及礦井部分其它負荷。動態(tài)無功補償及濾波裝置按一臺副井提升機(1800kW)和一臺主井提升機(2600kW)全載全速在同一段母線運行設計。 3、主、副井提升機的無功功率及礦井其它負荷根據(jù)速度圖，力圖，主、副井提升機重載上提時計算出的最大無功功率及等速段的無功功率見表。 表1 最大無功功率(kVAR)等速段無功功率(kVAR)主井提升機512

3、02540副井提升機365019508770 該段母線上礦井其它負荷為：有功功率：6000KW；無功功率：4500KAR。 因此該段母線上的最大無功功率為13270KVAR 、主、副井提升機產(chǎn)生的諧波電流主、副井提升機在運行期間產(chǎn)生的最大諧波電流見表。 表2 次數(shù) N57111317192325 主井 (A) 7.084.1627.117.61.351.178.196.86 副井 （A）4.922.8918.312.10.9320.8135.694.77 主、副井疊加（A）8.625.0632.721.41.641.429.978.35 三、動補及濾波裝置達到的性能指標1、將提升機所在10kV

4、母線上的平均功率因數(shù)補償?shù)酱笥?.95。2、流入系統(tǒng)的諧波電流及10kV母線上的電壓畸變率低于GB/T14549-93的限值。3、由負載引起的電壓波動控制在5%。4、在不大于1.3倍額定電流和1.1倍額定電壓下長期運行。5、無危害并聯(lián)諧振。四、無功補償容量及系統(tǒng)確定主、副井提升機所在母線上的最大無功功率為13270KVAR ，考慮該段母線上其它負載有1000KVAR的固定無功功率，則該段母線上的最大無功率變化為12270KVAR?？紤]到主副井提升機同時起動的概率較小，并考慮動補裝置的投資，將因負載引起的電壓波動控制在2%范圍比較適中，這時所需的動態(tài)無功調(diào)節(jié)范圍為7454KVAR?？紤]礦井供電運

5、行的靈活性，在2段10KV母線上各設1套動態(tài)無功補償裝置，其配置及容量相同。動態(tài)無功補償裝置采用TCRFC系統(tǒng)。TCR為晶閘管相控電抗器，提供可變的感性無功；FC為濾波裝置，該裝置除了具有濾波功能外，還提供動態(tài)無功補償所需的容性無功。動補裝置系統(tǒng)圖見圖1。根據(jù)前面分析，初步確定SVC的最大感性無功為8000KVAR，F(xiàn)C的基波容性無功為8500KVAR，F(xiàn)C超出的500KVAR，用于補償10KV母線上的其它固定負荷。 四、濾波裝置部分 1、濾波器方案 （1）、10KV母線上設置兩套兼顧無功補償?shù)臑V波裝置，分別接于2段10kV母線。每套濾波裝置由4.5次二階減幅濾波器及11次單調(diào)諧濾波器組成。濾

6、波器為星形連接。每套濾波器的裝置的容量為12000KVAR，基波補償容量為8500kVAR。濾波裝置安裝于戶外。濾波電容器的額定電壓為7200V。（2）、保護控制及信號系統(tǒng)采用PLC計算機系統(tǒng)，并將相關(guān)信號傳至變電所綜合自動化系統(tǒng)。（3）、考慮井下電容電流的影響，按單相接地電流為10A考慮。該方案的濾波裝置接線如圖2所示。2、保護和指示 每套濾波裝置設保護屏1臺（內(nèi)裝西門子PLC一臺）。 （）、保護 干線時限速斷保護 支路過流保護不平衡電流保護欠壓、過壓保護。（）、測量及信號電流、電壓測量帶電顯示放電顯示故障顯示故障報警五、TCR部分為了降低提升機無功沖擊對電網(wǎng)的影響，在兩段10KV母線上各設

7、1套TCR。 本動補裝置配套采用鞍山電力電子股份有限公司的TCR，該公司生產(chǎn)的TCR技術(shù)先進，質(zhì)量可靠，已有多套TCR在礦井運行。TCR主要技術(shù)規(guī)格見表3。 表3序號項 目技術(shù)規(guī)格1額定容量6500KVAR2響應時間10ms3晶閘管冷卻方式高效熱管自冷4控制系統(tǒng)全數(shù)字控制系統(tǒng)5晶閘管觸發(fā)方式光隔離電觸發(fā)6TCR調(diào)節(jié)精度0.1電角度7無功功率調(diào)節(jié)范圍0100%8噪聲水平無噪聲使用年限20年六、動態(tài)無功補償及濾波裝置達到的技術(shù)指標 經(jīng)計算動態(tài)無功補償及濾波裝置投入運行后，10kV母線可達到下述指標：1、動態(tài)無功補償裝置輸出基波無功為2500KVAR28500KVAR，礦井的總無功功率為15147K

8、VAR，因此10KV母線上的平均功率因素可以大于0.95。2 、電網(wǎng)諧波分流及10kV母線上的電壓畸變率當主副井提升機在同一段母線上運行，且同時加速，在最大諧波電流情況下，電網(wǎng)諧波分流及10kV母線上的電壓畸變率見表3。表中，Ifn5-Ifn11為流入濾波器的諧波電流，Isln為流入系統(tǒng)的諧波電流，Iscn為流入井下的諧波電流，Vn%為10kV母線上的電壓畸變率。 表4nInIfn5Ifn11IslnIscnvn(%)58.627.995.774.580.07470.68675.063.0516.381.940.06210.4071132.70.90231.80.5570.04400.1831

9、321.42.0319.21.160.1280.453171.640.3371.3590.1630.03080.0834191.420.3531.1490.1580.03720.0900239.973.2457.811.240.4290.858258.353.016.471.070.4390.8071.51 從表4可以看出,流入電網(wǎng)的諧波電流Isln和10kV母線上的電壓畸變率Vn%均滿足GB/T14549-93要求。10kV母線上的電壓畸變率Vn%將小于1.51%。 （3）電壓波動情況 動態(tài)無功補償裝置具有動態(tài)調(diào)節(jié)無功之功能，因此能有效減少10kV母線上電壓波動，經(jīng)計算負載引起的最大電壓波動小于5。 （4）并聯(lián)諧振情況因4.5次濾波器為二階減幅濾波器，因此系統(tǒng)不會產(chǎn)生4次等并聯(lián)諧振。從圖3可以看出，濾波器具有優(yōu)良的頻率特性。 *; 圖2 濾波器系統(tǒng)圖圖1圖2圖3圖4圖5圖6圖7圖8圖9圖10圖11 主井提升機網(wǎng)側(cè)電流波形及頻譜（f0=0.5Hz）圖12 主井提升機網(wǎng)側(cè)電流波形及頻譜（f0=1Hz）圖13 主井提升機網(wǎng)側(cè)電流波形及頻譜（f0=2Hz）圖14 主井提升機網(wǎng)側(cè)電流波形及頻譜（f0=3Hz