２０１４年第ｌ０期（总第１０９期） ＥＮＥＲＧＹ ＡＮＤ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮ ｝夏占 钍 ２０１４年１０月 ｉｉｊ＃ ； ≈搿：＾｝ｊ｛嚣： ＃８ 蚕 ≈＿上 繇 ｛｛ｉ＃ ；＃｛ｇ ＃ ；｛躲； 嚣 ＃ ｝ 煤矿电网谐波治理及无功补偿的研究 武 永 磐 （潞安煤化工（集团）有限公司山鑫煤矿，伊犁８３５０００） 摘要： 煤矿存在大量非线性用电负荷，造成了严重谐波污染。分析了谐波和无功缺失对煤矿的危害，提出了采用混 合滤波器进行谐波治理与无功补偿的具体方案，实际应用表明该方案能很好地进行谐波治理和无功补偿。 关键词：煤矿；谐波；无功补偿；治理 中图分类号：Ｕ２２３．６＋３ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５—０８０２一（２０１４）１０一Ｏ１３５—０２ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅｓ ＷＵ Ｙｏｎｇ—ｐａｎ （Ｓｈａｎｘｉｎ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ ｏｆ Ｌｕ ａｎ Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｃｏａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｉｌｉ ８３５０００，Ｘｉｎｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ ｏｆ ｍａｓｓｉｖｅ ｎｏｎ——ｌｉｎｅａｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｌｏａｄ ｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅｓ ｈａｓ ｃａｕｓｅｄ ｓｅｒｉｏｕｓ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｈａｚａｒｄｓ ｏｆ ｈａｒｍｏｎｉｃ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｌｏｓｅ ｏｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅｓ，ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｐｒｏｇｒａｍ ｔｏ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｈｙｂｒｉｄ ｆｉｌｔｅｒ ｆｏｒ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｉｓ ｇｏｏｄ ｆｏｒ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ ｍｉｎｅ；ｈａｒｍｏｎｉｃ；ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｒｏｌ ０引言 电费；ｂ）对变压器和电动机危害很大，会产生附加损 耗，造成变压器和电动机温升增加，出力下降；ｃ）产 煤矿开采自动化程度的日益提高，虽然提升了煤 生噪声和过电压，加速变压器和电动机绝缘老化，影响 矿的生产效率和安全生产水平，但是同时也带来了严 变压器和电动机的寿命，甚至会损坏矿用变压器和电 重谐波污染问题。谐波不但对各种电气和电子设备带 动机；ｄ）降低断路器的遮断ｌ生能，引起电弧重燃，造 来了危害，增大了企业经营风险，而且造成附加损耗 成短路事故，甚至引起断路器爆炸；ｅ）危害井下通 增加，增大了企业运行成本。谐波还会对固定式无功 信，当通信线路与供电线路距离很近时，产生的噪声 补偿设备带来严重危害，造成无功补偿设备 力减少。 会降低通信质量，甚至引起信息丢失，使通信系统无 因此，在治理煤矿谐波污染的同时，对无功功率进行 法正常工作；ｆ）引起保护装置误动或拒动。产生误动 动态补偿十分必要Ⅲ。混合型滤波器在消除谐波污染 时，会降低供电可靠性；拒动时，会引起越级跳闸，造 的同时，可以动态调节无功补偿量，该装置能在电压 成煤矿大面积停电事故； 引起局部并联谐振和串联 较低时输出容性无功，在电压较高时输出感性无功。 谐振，导致谐波放大，造成电容器等设备烧毁［２１。 把混合型滤波器应用在煤矿电网，能抑制冲击负荷引 鉴于谐波的危害性，在抑制煤矿电网谐波的同 起的谐波和电压波动，有利于暂态电压恢复到稳态电 时，动态补偿煤矿电网的无功功率，不但可消除谐波 压水平，对于煤矿安全生产具有非常重要的意义。 危害，而且提高了供电质量和功率因数，减少了电能损 耗，确保了电网电压稳定，提高了煤矿电网安全水平。 １ 谐波及无功缺失对煤矿的危害 ２常用的煤矿谐波治理和无功补偿设备 大量非线性负荷接入煤矿电网，会产生高次谐波， 高次谐波和基波相互叠加，将使电网电压发生畸变， 以前，谐波治理和无功补偿往往是分开进行的， 降低电能质量。谐波的危害有：ａ）由于谐波的集肤效 谐波治理主要采用无源滤波器和有源滤波器。无源滤 应明显，造成线路损耗增加，直接增加了煤矿企业的 波器由电感和电容组成，该滤波器原理简单，不需要 外接直流电源，可靠性较高；缺点是只能消除固定的 收稿日期：２０１４—０８—０８ 谐波次数，受电网系统参数影响较大，，容易与其它滤 作者简介：武永磐，１９８０年生，男，河南南阳人，２００５年毕业 波回路发生谐振，对无功补偿效果不大。有源滤波器 于河南理工大学机械设计制造及其自动化专业，工程师。 不但可以对谐波进行动态治理，也可以对无功进行动 ・ｌ３５・ ２０１４年第１０期 红ｉ夏与 钍 表１每月电费及罚款电费 ２０１４年１０月 电费 ×１０ 元 态补偿，不受系统结构变化影响，响应比较迅速，既 可对一个谐波源和无功源单独进行补偿，也可对多个 功率因数 增收系数 ％ 罚款 ×１ ０４元 谐波源和无功源集中进行补偿，但有源滤波器成本较 高，了它的大规模应用『３１。 对煤矿电网进行无功补偿，常用的无功补偿装置 主要有并联电容器组、静止无功发生器、静止无功补偿 器等，并联电容器投资少，维护方便，但只能补偿感ｌ生 无功，容量无法连续调节，还容易与电网阻抗发生谐振 而将谐波电流放大，且体积庞大，占用面积太多网。静 止无功发生器通过改变组合电容器和电抗器所吸取的无 １月 １４０．８ ０．６５ １５ ２１．１２ ２月 ３月 ４月 ５月 １４５．６ １７０．４ １８６．２ １５２．３ Ｏ．６８ ０．７５ ０．７８ Ｏ．７Ｏ １２ ７．５ ６ １Ｏ １７．４７ ｌ２．７８ １１．１７ １５．２３ 的电费、功率因数、增收系数及罚款数额如表１所示。 从表１可看出，由于谐波污染和无功缺失，１月至 功电流来控制电压，既可提供滞后的无功功率，又可提 ５月平均每月多支出电费都在１０×１０ 元以上，增加了 供超前的无功功率，调节速度陕，运行范围较宽，受电 煤矿经营成本。 力电子器件的耐压水平和容量比较厉害阁。 改造后，６月到１Ｏ月每个月的电费、功率因数、 ３煤矿谐波治理和无功补偿方案 减少系数及奖励数额如表２所示。 表２每月电费及奖励电费 ＼项目 电费 功率因数 增收系数 罚款 月八 ×ｌ 元 ％ ×ｌ０４元 ６月 １７５．７ Ｏ．９５ ０．７５ １＿３２ ７月 １９５．８ ０．９４ ０．６Ｏ １．１８ ８月 ２ｏｏ－４ ０．９４ Ｏ．６０ １．２０ ９月 １９２．５ ０．９４ ０．６０ １．１６ １Ｏ月 １５６．３ ０．９５ ０．７５ １．１７
