东北大学毕业论文朱红雷.doc

毕业设计(论 文) GRADUATE DESIGN (THESIS) 设计（论文）题目 矿井供电系统谐波的危害及消除办法 学 生 朱洪雷 学习中心 太原理工大学 专 业 矿山机电 层 次 高起专 二〇一四年 八 月 六 日 供配电系统中谐波的危害已经广为人知,本文就煤矿供配电系统谐波的成因与危害做了简要探讨,并提出了一些针对性的治理措施。 　　供电质量包括系统电压、频率的合格率峰值、超限电压持续时间、停电时间以及电网谐波含量等诸多方面。其中谐波问题一直是主要的电能质量问题。谐波广泛存在于供配电系统各个环节谐波电流会在公用电网引起电压畸变也会对企业内部电网其它电气设备产生不利影响甚至造成危害。治理好谐波不仅能降低电能损耗而且能延长设备使用寿命改善电磁环境,提高产品的品质。 　　在一个理想的交流电网中各相电压随时间作周期性变化并且呈正弦波形煤矿企业或其他用电企业都非常希望电压保持理想正弦波形。但是实际上由于某些具有非线性特性的电网元件的影响使电网电压偏离正弦波形特别是近年来电力电子装置在我国煤炭工业中的应用日益广泛煤矿供配电电网中愈来愈广泛地使用变频设备、整流设备等电力半导体装置。电力半导体装置是非线形负载其电压、电流波形实际上不是完全的正弦波形而是不同程度畸变的非正弦波。根据傅立叶级数分析可分解成基波分量和谐波分量。谐波主要由谐波电流源产生当正弦基波电压施加于非线性设备时设备吸收的电流与施加的电压波形不同,电流因此发生畸变谐波电流注入到煤矿电力系统中,这些非线性设备就成为煤矿电力系统的谐波源。 　　一、煤矿供配电系统中谐波的原因和危害 　　煤矿供配电系统中的主要谐波源是含半导体的非线性元件如为矿井提升机、通风机、主排水泵、带式输送机、架线式电机车等设备节能和控制用的电力电子设备诸如各种变频器、交直流换流设备、变流器、整流设备等。煤矿供电网络谐波的危害主要是造成电网的功率损耗增加设备寿命缩短接地保护功能失灵遥控功能失常线路和设备过热等还会引起变电站局部的并联或串联谐振造成电力互感器变电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗使造成供电网络设施损坏、元器件老化造成电子保护装置误动作增大附加磁场的干扰等。 　　当谐波电流流经变压器时会导致铜损和杂散损耗增加谐波电压则会使铁损增加。还可导致变压器的基波负载容量下降效率降低以及变压器铁芯振动噪声增加寿命缩短谐波电流和电压会造成电动机铁损和铜损的增加引起额外温升导致电动机效率降低,同时还产生附加转矩增加噪声,造成电动机振动而降低使用寿命;谐波会造成电容器过电流,使电容器与供配电系统产生并联谐振或串联谐振,这将造成电容器迅速发生故障。同时电容器会放大谐波增大谐波对矿井供配电系统的影响在导体中非正弦波电流与具有相同方均根值的纯正弦波电流相比会引起额外温升,减小额定载流量,引发导体绝缘破坏或烧毁此外,谐波会对通讯和信息系统产生干扰,降低信号的传输质量,不仅影响声、像的清晰度和信息传输的准确性严重时还会造成设备损坏危及人身安全另外矿井供配电系统中的谐波电压和电流会导致供配电系统中各类保护及自动装置产生误动或拒动破坏微机保护、综合自动化装置还会使仪表和电能计量出现较大误差谐波如果不经过治理直接进入上级电网将会给电网带来严重的谐波污染。二、煤矿供配电系统谐波治理 　　鉴于谐波存在多方面的危害对矿井安全生产和生活存在很大隐患根据国家对谐波污染的治理要求采取必要而有效措施避免或补偿已产生的谐波尤为重要。在矿井供配电系统中应积极采取消除或抑制谐波危害的防范措施。 　　1电力电缆的选择。在矿井供配电系统电力电缆截面的选择中,应考虑谐波引起电缆发热的危害。对于连接谐波主要扰动源设备的配线,确定电缆载流量时应留有足够裕量,必要时可适当放大一级选择电缆截面。 　　2合理选择变压器。正确合理地选择变压器的接线方式,能阻止不平衡电流和3N次谐波电流从原边传到电源配电系统中。在三角形/星形变压器里,不平衡电流和3N次谐波电流在原边绕组内循环流动而不会传入电源配电系统中。矿井供配电系统中各级变压器应多采用三角形/星形变压器。在根据负载确定电力变压器额定容量时,应考虑谐波畸变而留有裕量。在矿井设计中一般应保证变压器负荷率在70%～80%,该裕量可防范谐波引起的变压器发热危害。 　　3无功补偿电容器的配置。在有谐波背景的矿井供配电系统中,不能采用常规的补偿系统来进行无功补偿。为避免电容器组与系统产生串联谐振或并联谐振,必须采用调谐式电容器组。调谐式电容