煤矿电网谐波分析与治理

随着煤矿机电新技术的不断应用,虽然给煤矿生产带来了生机,同时大大增加了供配电系统中的非线性负荷,从而引起供电电压波形畸变,给电网注入了大量谐波,严重污染了电力系统,为此必须治理谐波对电网的影响。高压静止型动态无功补偿装置是目前国内新应用的一种设备,它可以改善供电网运行条件,抑制谐波,减少谐波对电能造成的污染和电压闪变,而且能够快速跟踪无功补偿,提高功率因数。孔庄煤矿在地面新35 kV变电所配置2套6 kV静止型动态无功补偿装置,原来超标谐波得到了有效控制,均在允许值之内,无功电量减少,系统功率因数提高,且无过补现象。高压静止型动态无功补偿装置在煤矿供电系统中的应用效果比较明显。

煤矿场景下单相级联H桥整流器解耦控制方法研究

针对单相级联H桥整流器的电力电子设备在煤矿场景下运行过程中直流侧存在二次电压纹波,导致网侧电流畸变、电容值漂移等问题,通过分析单相级联H桥整流器直流侧二次电压纹波的形成原因,提出了一种基于分裂电容不相等的独立型解耦拓扑的优化控制方法。该方法通过在电容两端叠加二倍工频的电压来抵消二次电压纹波,实现了直流侧二次电压纹波的有效抑制。针对3种基于构造二次电压的解耦方式(直流分裂电容值不等,直流电压分量相等;直流分裂电容值不等,且直流电压分量也不等;直流分裂电容值相等,直流电压分量不等)进行了参数设计和控制策略的研究,并通过分析参数对二次电压幅值的影响,确定了最优的参数取值范围,以实现有效的功率解耦,并减小电容值,降低设备体积和成本。仿真结果表明:①在0.2 s时加入分裂电容的独立型解耦拓扑(SC−IAPD)电路,基于解耦方式2的SC−IAPD电路控制方法、基于解耦方式2的SC−IAPD电路的优化控制方法、基于解耦方式1的SC−IAPD电路控制方法的直流侧输出电压纹波都控制在1~1.5 V,说明对称半桥解耦电路可有效抑制直流电压波动,同时在负荷变化时具有良好的解耦性能。②在轻载切重载的情况下,基于解耦方式2的SC−IAPD电路的优化控制方法能快速跟随负载变化,实现纹波的抑制,具有更强的带载能力和更佳的解耦效果。而在重载切轻载的情况下,基于解耦方式1的SC−IAPD电路控制方法能够更好地实现解耦性能,将电压纹波控制在1 V以内。如果考虑电容值的最小化,基于解耦方式2的SC−IAPD电路的控制方法则更具优势。实验结果表明:①负载突变前,传统控制方法和基于二次电压的解耦控制方法都能有效抑制直流侧的电压纹波,但基于二次电压的解耦控制方法在抑制电压纹波方面效果更佳,使直流侧的电压纹波更小。②负载突变后,传统控制方法无法维持直流侧电压的稳定性,出现较大的震荡,失去稳定性。

煤矿供电系统谐波治理与静止无功发生器(SVG)的应用

为提高煤矿电网供电质量,确保煤矿大型设备的安全平稳运行,本文通过分析煤矿电力系统谐波产生的原因及造成的危害,提出了煤矿供电系统谐波治理方案;重点对静止无功发生器(SVG)的谐波治理及无功补偿原理进行说明,并通过对SVG使用后的电网电流波形仿真得到验证。静止无功发生器(SVG)的应用,可保障煤矿供配电系统安全、合理、经济地运行,取得良好的经济效益,静止无功发生器(SVG)在煤矿电网中具有广阔的应用前景。

Residual current compensation for single-phase grounding fault in coal mine power network

The way of neutral point to earth via full compensation arc suppression coil can solve the problem of residual current compensation in coal mine power network effectively. Based on the analysis on the grounding current detection results of Xieqiao coal mine, the conclusion that harmonic component of grounding current is dominated by higher harmonics with complex harmonic sources in coal mine power network system was obtained. The influences of harmonic source type and fault point position on harmonic voltage and harmonic current were analyzed theoretically. The influences of earthed fault feeder detection result and the estimation errors of parameters to earth on residual current compensation were analyzed. A new thought of residual current prediction and the selections of model method and control method were proposed on this basis. The simulation results prove that harmonic amplitudes of zero sequence voltage and zero sequence current are determined by harmonic source type as well as fault point position in coal mine power network, and also prove that zero sequence voltage detection can avoid the unstable problem of coal mine power network system caused by undercompensation of capacitive current. Finally, the experimental device of full compensation arc suppression coil is introduced.