煤礦供電中FC+SVG動態補償濾波裝置的應用解析

王桂東

摘 要：煤礦的供電系統應用FC+SVG并聯裝置來控制無功功率和高次諧波的辦法來動態的補償濾波。這種技術的成功運用，能夠較快地隨著礦井負擔的無功電流所產生的變化來變化，自動對電網系統需要的無功功率進行補償，實現了電網在無功功率上的非靜態的補償，及時消除各個層次的諧波在高腰交流電網里受到污染，能夠高效消除主、副井絞車這種較大功率的變頻技術污染電網諧波，讓交流電的供電系統變成有可變空間的動態供電系統。

關鍵詞：煤礦供電；FC+SVG動態補償；濾波裝置

礦井主提升設備以及大型的空氣壓縮機、通風機、水泵、采煤機以及抽采裝置等，這些類型的設備單位功率均很大，啟動的次數多，給供電的系統武功沖擊的力度加大。在大型用電機器運作的過程中，要耗費很多沒用的功率建立和維系磁感電流對用電機器的供給。此外在煤礦井下供給配電的整個系統里有很多的感性負荷在里面，這里的感性負荷需要耗費很多無功功率，使供電的整個系統功率因數過低，加大電路中電壓的消耗以及電能的耗費。這時改變頻率的機器以及能控制整體電流的裝置來拖動應用在礦井升高機中，運作的時候有很多高次諧波出現，會危害整個供電系統中電能的質量。

1 煤礦的供電系統中應用FC+SVG動態補償的可行性

淮南礦區幾乎每一個礦井的供電系統都受到諧波影響，許多礦曾經都發生過電壓互感器燒壞，電容器保險熔斷，乃至大型設備的電子監控系統出現故障而造成大面積停電事故的現象。幾個專業的機構測試了諧波，其中主要是5次、7次和11次。礦井在建設的時候設計安裝的非動態FC，非動態濾波的補償裝置，是一種高通的濾波器，它的組成是電容、阻尼電阻以及電感，在技術方面是相對落后的，沒辦法監控無功負荷的改變，瞬間功率因數比較低，供電的時候有很大損失和消耗，對系統的經濟和運行都產生很大影響。而且因為FC濾波旁邊的電流無功率容量是相對比來說穩定的，礦井升高機這些機械的負荷波動是很大的，每一個礦都發生過過補償的情況，其原因就是大型機械設備停止運行，導致投入5次濾波支路成為極限，超過7次就無法使用。因此必須要綜合性整治無功補償以及諧波，這一點毋庸置疑。有一個成本方面的問題需要考慮就是已安裝的FC系統裝置雖然在效果上是不好的，但是成本低，SVG濾波補償在效果上非常高效但是路線繁瑣，成本高，在綜合考慮之后，對比經濟性和可行性兩方面，應用FC和SVG的并聯合用系統是最合適不過的，既解決了無功補償的問題和濾波的問題，也在一定程度上節約了成本減少了資金的投入。

2 SVG動態補償濾波裝置在技術方面的先進性

SVG是依賴電力的一種電子設備，它能夠檢測系統的諧波，也可以產生和系統諧波振幅相同，但具有不同方向相位的向量諧波，這時系統的諧波就可以被抵消，然后波形變成正弦。SVG不僅可以濾除諧波，而且能夠非靜態的補償無功功率，再加上SVG有相當快的反應速度，對諧波的濾除率能夠超過95%，相當細致的進行無功補償。

SVG具有極高的可靠性，在自身的運行方面。它對于所有阻止和抵抗的電網系統都是相適用的。諧振的現象不會出現，在安全方面和可靠方面是絕對可以保證的。在SVG工作時，不把IGBT的高頻率開關所產生的高次諧波注入，SVG在補償無功以及諧波的消除上會有更好的效果。補償諧波的時候，把與負載電流的基波無功分量反極性的成分加入到補償電流的信號指令中去，就能夠達到使負擔無功功率得到補償的目的。此時，負載的電流里諧波以及無功的成分和補償的電流互相抵消掉了，電源的電流相當于負載的電流中基礎電波的有功分量。

補償電流里面的諧波和無功這些電流的分量都能夠運用SVG的控制系統經過指定的電流計算方式計算出來，然后根據計算結果推出實際中補償的電流，補償的電流和要接受補償的諧波和無功等這些電流相抵消，最后取得預期的電源中的電流，從而達到濾除系統中諧波的目的。

經過了上述的分析表明，SVG擁有強大的技術支持和優勢，尤其應用上FC+SVG的補償方案，是SVG裝置的容量大大減小，使工程的成本和投資得到了最大程度上的減少，而且SVG快速的運算速度也能夠高效的解決濾除諧波以及無功補償的問題，能夠實現對于實時補償的各方面要求。

3 SVG在技術上的方案以及濾除諧波的補償效果

以淮南礦業集團顧北煤礦的供電系統情況為例，將他作為本次具體研究的對象，將已有的FC系統和SVG裝置進行最優化的結合，準確算出無功補償的容量以及諧波補償的容量，尤其是必須準確合理的計算出SVG容量，解決各種高頻率諧波帶給礦區電網系統的危害，增加系統功率因數。

最前沿的技術叫做拓撲結構和多電平PWM技術都應用在SVG裝置中來進行遞次諧波的抵消，使電壓和電流諧波產生畸形變異的概率低于0.03，實現既不加大硬件的成本，又達到了濾波的目的。應用可關的功率較大的電子器具組件組成自己更換的電路，經過電抗器在電網上并聯，根據具體情況調節在電路的交流電一側輸出的電壓幅度和相位，或者直接對交流電一側的電壓電流進行控制，這樣就能夠讓這個電路把適合的無功電流進行吸收或者發射，以此來實現動態的無功補償。

4 FC+SVG動態補償技術在應用時產生的綜合效益

FC+SVG的使用給淮南電網帶來了非常大的經濟效益，礦井的總功率因數在該技術實施穩定之后由87%提高到了97%，在10000V的電壓下，側電流能夠大概減少200A，從而使電能的損耗得到了一定的減少，也使電費資金得到了節約。

成功應用FC+SVG技術，使礦井每一個變電站的諧波問題得到了很好的解決。有效地讓電壓的波動不穩和瞬間變化這些問題受到了控制。5次和7次的諧波含量在實施項目之前每一個礦井中相對來說比較大，造成了電力的設備損傷和生產過程中機器設備的損害，實施FC+SVG裝置之后就有效的濾除了諧波，使電能的質量得到更好的保障，保證了繼電工作的正確性，在電氣機械設備的運行上也具備更高的可靠性以及安全性。

在礦井系統出現故障的時候，FC+SVG裝置能夠給予最及時最快速的判斷，從而開始武功調節功能，震蕩阻尼系統，來行之有效的使線路中輸電的容量變大，讓整個輸電的系統穩定性得到提高，高效的是受到負荷一側的電壓得到穩定的調節和維持，確保了礦井中一些重要的部分能夠得到既安全又穩妥的電能供給。

5 結束語

FC+SVG動態補償濾波裝置的應用，有很快的響應速度，很高的可靠性和安全性，能夠提高功率因數，使供電系統穩定持續供電，確保了全自動裝置的動作準確性，也保證了每一種電氣機械設備的穩定安全運作。經過實際調查，該技術應用在煤礦的供電系統中，效果明顯，安全可靠，經濟運行；為礦井贏得了巨大的經濟方面的利益以及安全方面的保障。該技術發展成熟之后能夠被推廣并且應用在其他相同類型的煤礦礦井中，用以展現出更好的優勢，帶來更大的社會經濟安全效益。

參考文獻

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