唐口煤礦動補及濾波器系統(tǒng)設(shè)計1.docx

1、唐口煤礦動補及濾波器系統(tǒng)設(shè)計唐口煤礦動補及濾波器系統(tǒng)設(shè)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)生大量地諧波電流，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(yán)重威脅電網(wǎng)地安全供電和用電設(shè)備地安全運行 . 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(dǎo)致供電系統(tǒng)電壓波動及功率因素較低（一般在0.6 左右），因此必須進行必要地濾波和無功補償. 如果采用常規(guī)地并聯(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)地安全運行. 因此對于晶閘管變流器傳動系統(tǒng)最佳地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

2、路容量：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(shè)計.?3 、主、副井提升機地?zé)o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地最大無功功率及等速段地?zé)o功功率見表 .?表 1最大等速段無功功率無

3、功功率(kVAR)(kVAR)主井提升機51202540副井提升機365019508770該段母線上礦井其它負荷為：有功功率：最大無功功率為13270KVAR6000KW；無功功率：?4500KAR.因此該段母線上地、主、副井提升機產(chǎn)生地諧波電流主、副井提升機在運行期間產(chǎn)生地最大諧波電流見表.? ?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

4、達到地性能指標(biāo)1、將提升機所在10kV母線上地平均功率因數(shù)補償?shù)酱笥?.95.2、流入系統(tǒng)地諧波電流及10kV母線上地電壓畸變率低于GB/T14549-93 地限值 .3、由負載引起地電壓波動控制在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地最大無功功率為13270KVAR ，考慮該段母線上其它負載有1000KVAR地固定無功功率，則該段母線上地最大無功率變化為12270KVAR.考慮到主副井提升機同時起動地概率較小，并考慮動補裝置地投資，將因負載引起地電壓波動控制在2%范圍比較適中，這時所需地動

5、態(tài)無功調(diào)節(jié)范圍為7454KVAR.考慮礦井供電運行地靈活性，在2段 10KV母線上各設(shè) 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 TCR FC系統(tǒng) .TCR為晶閘管相控電抗器，提供可變地感性無功； FC為濾波裝置，該裝置除了具有濾波功能外，還提供動態(tài)無功補償所需地容性無功 . 動補裝置系統(tǒng)圖見圖 1.根據(jù)前面分析，初步確定 SVC地最大感性無功為 8000KVAR， FC地基波容性無功為 8500KVAR，F(xiàn)C超出地 500KVAR，用于補償 10KV母線上地其它固定負荷 .?四、濾波裝置部分1、濾波器方案? （ 1）、 10KV母線上設(shè)置兩套兼顧無功補償?shù)貫V波裝置，分

6、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. 濾波器為星形連接. 每套濾波器地裝置地容量為12000KVAR，基波補償容量為8500kVAR.濾波裝置安裝于戶外. 濾波電容器地額定電壓為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）、考慮井下電容電流地影響，按單相接地電流為10A考慮 .該方案地濾波裝置接線如圖2所示 .2、保護和指示? 每套濾波裝置設(shè)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

7、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)地影響，在兩段10KV母線上各設(shè) 1套 TCR.本動補裝置配套采用鞍山電力電子股份有限公司地TCR，該公司生產(chǎn)地 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(yīng)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0 100%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地技術(shù)指標(biāo)經(jīng)計算動態(tài)無功補償及濾波裝

8、置投入運行后，10kV母線可達到下述指標(biāo)：1、動態(tài)無功補償裝置輸出基波無功為2500KVAR 28500KVAR，礦井地總無功功率為15147KVAR，因此 10KV母線上地平均功率因素可以大于0.95.2 、電網(wǎng)諧波分流及10kV母線上地電壓畸變率當(dāng)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母線上地電壓畸變率見表3. 表中， Ifn5-Ifn11為流入濾波器地諧波電流，Isln 為流入系統(tǒng)地諧波電流，Iscn 為流入井下地諧波電流，Vn%為 10kV母線上地電壓畸變率.表 4nInIfn5Ifn11IslnIscnvn(%)58.627.995

9、.774.580.07470.68675.063.0516.381.940.06210.4071132.70.90231.80.5570.04400.1831321.42.0319.21.160.1280.453171.640.3371.3590.1630.03080.0834191.420.3531.1490.1580.03720.0900239.973.2457.811.240.4290.858258.353.016.471.070.4390.8071.51從表 4可以看出 , 流入電網(wǎng)地諧波電流Isln 和 10kV母線上地電壓畸變率Vn%均滿足 GB/T14549-93要求 .10kV

10、 母線上地電壓畸變率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，因此能有效減少負載引起地最大電壓波動小于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10kV母線上電壓波動，經(jīng)計算4次等并聯(lián)諧振. 從圖 3可以看出，濾波器具有優(yōu)良地頻率特性.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 ）圖