煤矿电网电能质量测试分析与研究.pdf
煤炭工程2 0 0 8 年第9 期煤矿电网电能质量测试分析与研究贺天才(中国矿业大学(北京)，北京1 0 0 0 8 3)摘要：随着国民经济的飞速发展，对能源的需求日益增加，煤矿生产规模不断提高。为了保证煤矿安全生产，煤矿电网电能质量的提高具有重要的意义。对某矿电网电能质量进行测试，发现该矿电网电能质量存在的问题，通过分析研究，找出影响电能质量的原因。关键词：电能质量；不平衡；谐波中图分类号：T M 7 1 1文献标识码：B文章编号：1 6 7 1 0 9 5 9(2 0 0 8)0 9 0 0 7 0-0 3随着国民经济的发展，对能源的需求不断增长，我国煤矿行业的自动化水平不断提高，尤其是计算机、现代控制理论、精密测量技术的应用，使得敏感负荷所占比重日益增大，煤矿电网对电能质量的要求越来越高。煤矿电网电能质量严重超标正在大范围的污染供电环境，危及电网及其供电设备的安全稳定运行，严重的影响煤矿企业的经济效益。本文对某矿电网电能质量测试结果进行了分析与研究。1 煤矿电网电能质量研究意义我国煤矿电网的电能质量问题是在2 0 世纪8 0 年代随着大量引进和使用进口的晶闸管供电的直流提升机而出现的。由于直流拖动系统具有良好的调速特性，我国煤矿提升大量采用交流电动机一直流发电机一直流电动机(也称GD 机组)模式，这种方式用电效率很低，造成电能的大量浪费。随着矿井生产能力的增加，对矿井提升的能力也提出了更高的要求。因此，2 0 世纪8 0 年代初，我国开始引进国外生产的晶闸管供电的直流提升机。由于对电能质量问题认识不足和资金等多方面原因，多数引进的直流提升机未配备谐波滤波装置。这些设备运行时对煤矿电网的电能质量产生了严重的影响，此外，露天煤矿的电机车、机修厂的电弧炉等也是造成煤矿电网电能质量下降的因素之一。电能质量的好坏直接关系到煤矿企业安全生产和发展，在煤矿电网电力管理中具有越来越重要的地位。为了保证煤矿电网的电能质量，必须对电能质量进行测试与分析。妒妒驴妒护护护妒妒驴护妒妒护驴驴驴泸护驴驴妒驴驴驴护矿护妒护护妒妒护扩矿护妒妒驴e p q p e p 驴驴、8，o是，锥形掏槽眼的角度很难掌握。但是如果采用固定式锥形眼导向装置则可以解决这个问题。1(厢阀耀Yy2 I甄怍趴!缴I 上3 5、l。7 l i。9 5 0、l：7。、1 7 9 0、0：I图2 锥形掏槽眼布置图(n l n l)7 0淮南理工大学与四川省广能集团绿水洞煤矿合作进行提高爆破效率的研究，在该矿东大巷进行爆破试验。该煤矿是高瓦斯矿井，其东大巷的岩石很坚硬，厂=8 1 0，裂隙不发育。由于以前难以掌握锥形掏槽眼的角度，所以，只好采用楔形掏槽，循环进尺为1 2 1 5 m 左右。采用固定式锥形眼导向装置后改为锥形掏槽眼，在打眼工作量和装药量基本上不变的情况下，循环进尺提高至1 5 1 7 m左右。3 结语从以上分析可知，对于瓦斯矿井的坚硬岩石，采用先进的凿岩设备、多打眼、选择水胶炸药和小直径药卷炸药、减少空隙、采用固定式锥形眼导向装置实现锥形掏槽方式能取得较好的爆破效果，从而达到提高爆破效率的目的。参考文献：1 涂建山固定式锥形眼导向装置：中国，2 0 0 7 2 0 1 4 2 3 5 5 x P 2 0 0 8 0 3 2 8(责任编辑潘启新)收稿日期：2 0 0 8 0 5 1 5作者简介：贺天才(1 9 6 3 一)，男，山西晋城人，教授级高工，中国矿业大学(北京)在读博士研究生。万方数据2 0 0 8 年第9 期煤炭工程因为改善电能质量必须采取合理的措施，而合理措施的制定往往依赖于电能质量的测试和分析。随着煤矿电网电能质量的日益恶化，对煤矿电网电能质量进行测试和分析在煤矿的生产、安全和经济效益方面具有重要的意义。2 某矿电网电能质量测试结果某矿电网由一个1 1 0 k V 变电站、三个3 5 k V 变电站组成。电网结构以1 1 0 k V 变电站为中心，以辐射式方式与3 5 k V 变电站相连。由于该矿电网长期存在三相不平衡和电网电压、电流谐波较大的情况，因此对该矿供电系统进行了电能质量测试。测试重点为1 1 0 k V 变电站，同时对1 4、2。和3 3 5 k V 变电站进行了测试，发现1 1 0 k V 变电站电能质量较差。以下为1 1 0 k V 变电站部分测试结果。根据该矿电网测试数据，对测试结果进行了统计和整理，其部分结果见表1、表2。表11 1 0 k g 进线电压T H D3 煤矿电网电能质量测试结果分析从测试数据可以看出，该矿电网电能质量较差，其中主要存在的问题为电压和电流严重不平衡，1 1 0 k V 电压总畸变率超标，1 1 0 k V 变电站2 4 主变3 5 k V 侧3、7、9、1 1 次2 4 01 8 00 8 00 0 0电流谐波超标，5 次电流谐波接近国家标准限值2 I。图1、2 为该矿1 1 0 k V 进线电网电压电流不平衡变化曲线。表21 1 0 k V 变电站2。主变3 5 k V 侧电流谐波数据可以看出该矿电网1 1 0 k V 进线电压和电流不平衡具有相同的变化情况，经过深入调查研究，发现引起电压和电流不平衡的原因是因为上级变电站带有电气化牵引机车系统，由于电气化牵引机车系统作为一个单相负荷接入电网，单相负荷在三相系统中会产生一定的负序分量，导致电网中有相当大的负序分量，引起该矿电网的电压和电流不平衡3 1。r凸L 一AA t Y一锇矿V、广、广】V1。、广一、，吮，y0 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 91 4：2 5：1 l1 4：2 5：4 1 1 4：2 6：1 11 4：2 6：4 1 1 4：2 7：1 1 1 4：2 7：4 1 1 4：2 8：1 l 1 4：2 8：4 11 4：2 9：1 11 4：2 9：4 11 4：3 0：1 11 4：3 0：4 12 4 0 01 8 O O8 0 00 O O图1 电压不平衡变化曲线(1 3：4 6 1 4：3 0)o-r 、o气ff、kJ n 八W矿L，T、厂、I、厂、r、，4 4。、一沁一0 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 91 4：2 5：1 l 1 4：2 5：4 1 1 4：2 6：l l 1 4：2 6：4 1 1 4：2 7：l l 1 4：2 7：4 l1 4：2 8：1 1 1 4：2 8：4 l 1 4：2 9：l l 1 4：2 9：4 1 1 4：3 0：1 1 1 4：3 0：4 1图2 电流不平衡变化曲线(1 3：4 6 1 4：3 0)7 1 万方数据煤炭工程2 0 0 8 年第9 期图3、4 为该矿1 1 0 k V 进线A 相的3 次谐波电流的变化趋势和流向，根据测试结果发现，3、5、7、9、1 1 次谐波电流较大，且多为下网谐波，即电流谐波由上级电网向该O 1 5 0 0 kO 0 1 5 0 k0 O O l 5 k矿电网注入，可以认为影响该矿电网电能质量的主要因素是由于上级电网电能质量较差。0 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 91 2：3 1：4 51 2：3 6：4 5 1 2：4 1：4 51 2：4 6：4 5 1 2：5 l：4 5 1 2：5 6：4 5 1 3：0 l：4 5 1 3：0 6：4 5 1 3：1 1：4 5 1 3：1 6：4 5 1 3：2 1：4 51 3：2 6：4 51 8 0 0 0O 0 01 8 0 0 0图3A 相3 次谐波电流的变化趋势旷、一。j，牡螗妒I 卅_ 一h舯I-1 1 吲k 1 扩渊一。l0 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 90 5 1 91 2：3 1：4 51 2：3 6：4 5 1 2：4 1：4 51 2：4 6：4 5 1 2：5 1：4 5 1 2：5 6：4 5 1 3：0 l：4 5 1 3：0 6：4 51 3：1 1：4 51 3：1 6：4 51 3：2 1：4 5 1 3：2 6：4 5图4A 相3 次电流流向趋势4 治理方案研究根据测试结果，该矿电能质量存在的主要问题是电压、电流不平衡度和谐波指标超出国家标准。由于这些问题是由上级变电站电能质量较差引起，可以一方面要求上级变电站采取措施改善该矿的进线电能质量，另一方面，对于三相不平衡可以采用具有分相调节能力，响应时间快的无功补偿装置S V C 或S V G，来解决进线电压电流不平衡的问题；对于进线谐波电压或谐波电流超标，可以采用M A R S装置(M a i n sA c t i v eR e s t o r i n gS y s t e m，电能质量有源恢复系统)进行治理。图5、图6 为采用专用仿真软件对M A R S 装置谐波治理效果仿真结果。仿真中参数按该矿实际谐波最大值设定，M A R S 装置容量为两台E 8 8 0 4 0 0。根据仿真结果，M A R S 装置的投入运行，可以大大改善该矿电压、电流谐波超标的情况。7 21 51 00 50 00 51 01 5厅氐疗f1fpIf嵇7901 9；2 田夕扣4 1；、i姒O图5M A R S 投入前1。主变A 相电压电流波形督厅 l?l|l1|y9)1 82 7oy4 5 I“U“图6M A R S 投入后1 主变A 相电压电流波形5 结语由于目前煤矿电网中的监控系统均无法反映其电能质量，通过对煤矿电网电能质量测试分析，可以及时发现煤矿电网的隐患，找出影响煤矿电网电能质量的原因，以便采取相应的措施进行治理，对保证煤矿的正常、安全的生产具有重要的意义。参考文献：1 王兆安，杨君，等谐波抑制和无功功率补偿 M 北京：机械工业出版社2 0 0 3 2 G B T1 4 5 4 9 9 3 电能质量公用电网谐波 S 3 谭秀炳，刘向阳，等交流电气化铁道牵引供电系统 M 成都：西南交通大学出版社，2 0 0 2(责任编辑赵巧芝)505O5O5，0O0J 万方数据煤矿电网电能质量测试分析与研究煤矿电网电能质量测试分析与研究作者：贺天才，HE Tian-cai作者单位：中国矿业大学(北京),北京,100083刊名：煤炭工程英文刊名：COAL ENGINEERING年，卷(期)：2008(9)被引用次数：4次 参考文献(3条)参考文献(3条)1.王兆安;杨君 谐波抑制和无功功率补偿 20032.GB/T 14549-1993.电能质量公用电网谐波3.谭秀炳;刘向阳 交流电气化铁道牵引供电系统 2002 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.任海慧.陈向军.李宏.REN Hai-hui.CHEN Xiang-jun.LI Hong 成庄矿综放工作面粉尘防治技术期刊论文-矿业安全与环保2011,38(3)2.张新全 成庄矿综放面瓦斯涌出规律浅探期刊论文-煤矿开采2004,9(2)3.贺天才.田永东 晋城矿区煤层气开发利用进展会议论文-20064.师金磊.SHI Jin-lei 成庄矿反风期间瓦斯涌出规律期刊论文-辽宁工程技术大学学报（自然科学版）2005,24(z1)5.邢李涛.XING Li-tao 成庄矿掘锚一体化设备的引进与应用实践期刊论文-科技情报开发与经济2009,19(35)6.刘建国.LIU Jian-guo 成庄矿矿井充水因素分析期刊论文-科技情报开发与经济2009,19(35)7.姬迎春.JI Ying-chun 成庄矿监测监控系统的使用探索期刊论文-煤矿安全2005,36(9)8.贺天才.He Tiancai 晋城寺河矿井煤层气抽采实践与展望期刊论文-中国煤层气2005,2(3)9.罗琦 寺河矿110KV变电站电能质量研究期刊论文-中国科技信息2009(15)10.贺天才 寺河矿瓦斯抽放参数测定及初步分析期刊论文-煤矿开采2003,8(1)引证文献(4条)引证文献(4条)1.王开云.刘平.徐朝建 煤矿电网无功功率影响分析及治理最优策略期刊论文-煤炭科技 2013(3)2.张毅 煤矿电能质量在线监测评估系统研究期刊论文-中州煤炭 2013(12)3.张学松 煤矿电能质量分析与控制期刊论文-工矿自动化 2009(9)4.赵亮 露天煤矿智能供配电管控一体化系统期刊论文-露天采矿技术 2013(3)本文链接：http:/
