企业电网谐波污染的调查研究<%=id%>

摘要:中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿，近年来部分供电实施出现了一些无故的损坏，估计是由电力系统的谐波引发。为了保证电力系统的安全运行，掌握电网谐波污染的具体情况，我们开展了矿区电网污染的调查研究，指出了需进行谐波治理的供电线路。
    一．基本情况近年来，由于电力系统非线性负荷的不断增多和容量增大，使电网的谐波水平日益升高。特别是电力电子技术的蓬勃发展，交直流换流设备等电力电子设备及其新技术大量使用(如整流器、变频器在提升机、压风机、通风机的使用)，造成电力系统电压、电流正弦波形畸变等电能质量问题。这些非线性负荷设备在传递(如变压器)、变换(如交直流换流器)、吸收(直流牵引)过程中把部分基波能量转换成谐波能量，向电力系统注入大量的高次谐波，造成电力系统电压、电流正弦波波形的畸变，使电能质量下降，对电力系统包括用户的安全、经济运行产生严重的危害和影响，甚至造成电力设备的损坏，干扰保护产生误动，引发电力系统大面积停电等事故。
    二．企业内部电网谐波污染调研测量中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿，近年来部分供电设施出现了一些无故的损坏，估计是由电力系统的谐波引发。为了保证电力系统的安全运行，掌握电网谐波污染的具体情况，我们开展了凡口铅锌矿矿区电网污染调查研究，对矿区的主要供电线路进行了全面的调查、测量和技术分析。
    凡口铅锌矿的电力由110kV凡口变电站供给，变电站设有两台2.0万千伏安的主变压器，将电压由110千伏变为6千伏，通过12条主供电线路供给矿区各用户。我们根据谐波源的具体情况，对12条供电线路进行了现场测量分析计算。
    首先，根据凡口铅锌矿供电系统及电力设备的特点，对造成电力系统正弦波畸变、产生高次谐波的谐波源进行了系统的理论分析，确定了现场测量的具体测量点，然后根据制定的测量方案，用Multiver3s数字式谐波分析仪(意大利产)进行现场测量取样。最后，对现场测量取样的数据利用计算机采用快速傅立叶变换(FFT)进行谐波分析计算，并根据国家标准《电能质量公用电网谐波》(GB／T 14549-93)(1994年3月1日已实施)进行测量数据处理，确定谐波水平值，从而确定需要采取措施限制谐波的供电线路。从测量分析结果我们可以看出，矿区电力系统的谐波源主要是变频器、各种类型的矿井提升机、井下电力机车及圆锥矿石破碎机等设备。
    三．谐波较严重的供电线路谐波分析
    1．变频调速通风机的供电线路为了调节风机的运行工况，凡口铅锌矿于1997年在老南风井通风机同步电机安装了直接高压的可控硅变频调速装置，同步电动机的额定功率为800kW。负荷最大时的3档运行工况，电压总谐波畸变率为4.27%，电流总谐波畸变率为31.03%。
    2．主井提升机的供电线路主井提升机有双箕斗矿石提升机和单箕斗废石提升机各一台，双箕斗矿石提升机电机额定功率为1lOOkW，单箕斗废石提升机电机额定功率为130kW。电压总谐波畸变率为2.29%，电流总谐波畸变率为20.96%。
    3．圆锥矿石破碎机的供电线路以2#短头圆锥破碎机为例，2#短头圆锥破碎机的电动机额定功率为400kW。电压总谐波畸变率为2.40%，电流总谐波畸变率为36.40%
    四．结论
    通过这次调研测量结果表明，凡口铅锌矿的电网谐波水平较高，总线F601(电压总谐波畸变率平均值为4.02%，高于国家标准限值4%的水平，其中第6次、第7次测量的电压总谐波畸变率分别为5.67%和5.68%)、主井供电线路F2(国家标准谐波电流允许值(A)按短路容量为34.782MVA(5797AX6000V)进行换算，实测5次、11次、13次、17次、19次谐波电流超过国家标准谐波电流允许值)、老南风井变频风机供电线路[电压总谐波畸变率平均值为4.3%，高于国家标准限值4%的水平，国家标准谐波电流允许值(A)按短路容量为33.96MVA(5660A X6000V)进行换算，实测5次、7次、11次、13次谐波电流平均值超过国家标准谐波电流允许值L选厂供电线路F401[国家标准谐波电流允许值(A)按短路容量为42MVA(7000AX 6000V)进行换算，实测7次、11次谐波电流平均值超过国家标准谐波电流允许值L选厂1#、2#圆锥破碎机供电线路谐波水平高于国家标准允许值[国家标准谐波电流允许值(A)按短路容量为27MVA(4500AX6000V)进行换算，实测1#圆锥破碎机15次谐波电流超过国家标准谐波电流允许值：实测2#圆锥破碎机9次、11次、15次、17次谐波电流超过国家标准谐波电流允许值L另外，新副井供电线路F20谐波电流值未超标是因为测试时负荷低的缘故，但是由于电流正弦波畸变严重，谐波含有率高(最高达36.8%)，如果负荷高，也将会超标。
    为了保证电力系统的安全、经济运行，计划对谐波污染严重的主井供电线路F2、老南风井供电线路、新副井供电线路F20、选厂1#、2#圆锥破碎机供电线路采取措施进行谐波治理，限制谐波源注入电网，把电力系统的谐波水平抑制在允许的安全范围之内。

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