选煤厂电网谐波抑制的探讨

江西煤炭科技　２０１５年第３期　ＪＩＡＮＧＸＩ　ＣＯＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ　８Ｌ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｎｏ．３　２０１５　选煤厂电网谐波抑制的探讨　刘浩洋　（中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司，河南平顶山４６７００２）　摘要：煤炭洗选过程中用电设备产生的谐波，造成了电网系统谐波污染，存在不稳定的安全隐患。本文从选煤厂谐波抑　制的技术措施和企业管理两个方面来进行简要的探讨。　关键词：选煤厂电网系统；谐波电流；谐波危害；谐波抑制　中图分类号：ＴＤ６０８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—２５７２（２０１５）０３—０１０８—０３　Ｐｒｏｂｅ　ｉｎｔｏ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｎｅｔｗ０ｒｋ　ｉｎ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　Ｐｌａｎｔ　Ｌｉｕ　Ｈａｏｙａｎｇ　（Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｈｕａｙｕ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ａｎｄ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｇｒｏｕｐ，Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ　Ｈｅｎａｎ　４６７００２）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｆｒｏｍ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｗａｓｈｉｎｇ　ｃａｕｓｅｄ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｐｒｅｃａｒｉｏｕｓ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｒｉｓｋｓ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｂｅｓ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｓｕｐｐｒｅｓ—　ｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｐｌａｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ．．ｐｏｗｅｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｐｌａｎｔ；ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｃｕｒｒｅｎｔ；ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｈａｒｍ；ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　１　谐波的分类与产生原因　在煤炭洗选过程中，选煤厂电网系统及系统中的设备　在我国，电力系统中任何工频频率不是５０Ｈｚ的周期　受到的谐波污染，使得选煤厂的电力设备、供电线路和用　信号均为谐波。按照不同的划分原理，分类如下：①根据　电设备受到危害，存在不稳定的安全隐患，主要体现在以　谐波次数的奇偶性来划分，包括偶次谐波（４、６、８、１０……）　下几个方面。　和奇次谐波（３、５、７、９、１１……）；②根据谐波的频率大小　２．１对电力设备的危害　来划分，包括３次谐波、５次谐波等，其中后者的频率为基　（１）电力变压器。与纯基波的正弦波电压和电流相比　波频率的５倍；③根据谐波的序列来划分，包括负序谐波、　较，变压器受到谐波电压和电流的影响时，铁损和负载损　零序谐波与正序谐波。　。谐波的次数与序列关系见表１。　耗增加。与此同时，谐波电流会使变压器某些部件、外壳　表１谐波的次数与序列关系　和外层硅钢片温升增加，使变压器噪声增大，使用寿命变　次数２次　３次４次　５次　６次　７次　……　短。因此，在现在选煤厂设计中，为了减少投资，提高各个　序列　一０　＋　一０　＋　……　环节的节能设计，减少电力系统产生的谐波对变压器的影　选煤厂电网系统中的谐波污染来源主要包括以下三　响，变压器应选择低损耗节能型，例如：ＳＣ９型干式变压　部分：一是发电电源质量不高而产生谐波；二是输配电系　器，具有体积小，便于设备配置，维护方便等优点。　统中产生谐波；三是用电设备产生的谐波。　。其中第三方　（２）电力补偿电容器。在谐波电压的影响下，电容器　面为谐波产生的最主要原因。选煤厂设备含有大量可能　与供电系统其它部分产生串联、并联谐振，电容器中的介　产生谐波电压和谐波电流的电气设备，如变频电机、ＴＢＳ　质损耗会明显增加，产生额外的功率损耗。由于电容器的　精矿泵、交直流弧焊机、主厂房合格介质泵、滤液转排泵、　电抗和频率之间是反比例关系，所以即使电网中的高次谐　筛分车间原煤分级筛、筛分车间手选输送泵和浮选精煤压　波比例很小，同样会产生明显的谐波电流，从而造成补偿　滤机入料泵等选煤厂电气设备会在工作中均会产生大量　电容器过电压和过电流，导致电容器损坏、击穿或爆炸。　谐波，对选煤厂的电网系统造成污染，是选煤厂电网系统　电容器是很容易受谐波影响的电子元件，根据相关材料统　的一大公害。　计显示，电气设备的损坏中有８０％以上均是由电容器损坏　２谐波的危害　这个因素而导致的。　。　・　】０８　・　２．２对供配电线路的危害　（１）影响线路的正常稳定运行。供配电系统中的电力　危害。　（２）串接６　容抗的电抗器。在一般的电网系统和谐　线路与电力变压器一般采用感应式继电器、电磁式继电器　或晶体管继电器进行检测保护，在谐波的作用下，容易造　成误动作、误触发或拒动作的现象。例如变压器合闸涌流　中的谐波分量、大功率设备频繁起停产生的谐波电流等，　这些都会给选煤厂电网系统中的供配电线路造成不必要　的供电中断和损失。　（２）影响电网的质量。受到谐波的影响，选煤厂电力　系统中电网的电压与电流波形更容易发生畸变。相同频　波容量较小的情况下，通常采用在电网电路中串联接人　６　容抗电抗器的措施。这可以很好地消除选煤厂电网系　统中的谐波污染，保证电容器正常工作，使电路的功率因　数得到提高，同时可以使谐波对电网的污染达到谐波防治　的规范要求。在复杂的电网系统和谐波容量较大的情况　下，需要分析电网系统和电气设备的谐波电流耐受水平，　满足条件时才可采用该措施。选煤厂设计中，低压系统一　般采用集中补偿，电抗比一般选用６　，选煤厂无功补偿原　率的谐波电压与电流要产生同次谐波的有功功率与无功　功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量，严重时可能会　影响整个公共电网的供电质量。　２．３对用电设备的危害　（１）电动机。受到谐波电流和电压的影响，电动机会　有附加的铜损和铁损，造成无功功率增加，从而使电动机　效率降低，加速绝缘介质老化，产生机械震动、噪音增大　等。因此，在选择电动机时应考虑这些因素对电机的影　响，尽量选择国内外知名品牌的电机，且电机功率应有一　定的余量，来满足电机能力的提高。　（２）低压开关设备。由于谐波泄露电流的作用，可能　使断路器、接触器和电机综合保护器等低压元器件异常发　热，导致元器件电流的承载能力下降，出现误动作，减少低　压开关设备的使用寿命，严重时对人员人身安全造成危　害。例如，选择配电线路中低压断路器时应在满足额定电　流、长延时电流、短延时电流及瞬动电流的要求下，进而选　取性能可靠，安全性强的断路器，以减少元器件的误操作。　（３）通讯、控制和测量系统。由于电力线的谐波电流　和谐波电压会产生感应电磁场，从而降低通信质量，使通　信系统无法正常工作。ＰＬＣ通讯系统及仪器仪表、调度通　讯、工业电视由于自身的信号较弱，受到谐波污染的工作　电源必然引起ＰＬＣ及仪器仪表信号不稳定，导致集中控制　系统、通讯系统、工业电视系统不能正常工作“　。因此，选　煤厂设计中，要求选择控制及各种通讯电缆均采用屏蔽电　缆，且要求配电电缆和控制、通讯电缆分桥架敷设，即使在　一个桥架内敷设，也要求中间用隔板隔开，避免控制、通讯　产生的谐波对供电系统的干扰。　３谐波的防治　３．１　采取有效的技术措施　（１）并联调谐滤波器。将由Ｌ—Ｃ—Ｒ电路组成的滤　波器并联在电网系统上，使选煤厂电网系统的等效阻抗发　生变化。根据Ｌ—Ｃ—Ｒ电路的原理，当电路发生谐振时　阻抗最小，而此时的调谐频率即为此回路中调谐滤波器工　作的最佳状态。这时，该支路中存在的大部分谐波电流被　调谐滤波器消除，从而抑制谐波对选煤厂电网系统造成的　理见图１。　进线柜　补偿枢ｌ　补偿桓２　删昏　。　ＱＡ￣Ｏ０　瑚一ｓｏ　胁ＲＴ１６－２／１６０　：　图１选煤厂无功补偿原理　（３）移动电网等效阻抗位置。该方法应用的滤波器也　是由电容器和电抗器组成，但是与并联调谐滤波器和串接　６　容抗的电抗器的方法原理不同。它不需要调谐在某个　特定谐波频率，而是改变电网系统的等效阻抗最小值所处　频率轴的位置。按照滤波性征配置的不同，可以满足不同　的分流特性和阻抗特性标准，达到抑制谐波的目的。　此外，选煤厂还应用整流变压器的联结方式采用　ＤｙｌＩ型联结等技术措施来抑制谐波。　３．２科学化管理　选煤厂供电管理部门应该结合选煤厂供电系统的实　际情况，以提高企业经济效益为目标，优化产品结构和生　产指标，制订合理的产品结构。可进行选煤工艺管理；重　选设备分选效果评定，绘制分配曲线，月综合煤质资料整　理，绘制粒度曲线和可选性曲线；分选指标的预测和优化。　在出现突发事件时或根据用户要求，系统对现场进行实时　视频捕获，定时、实时录象。分析现场设备所产生的谐波　对系统的影响，以便及时处理。　利用计算机模拟选煤厂生产过程，动态反映各生产工　艺环节质量变化情况，确定各作业最佳工况参数。并可将　有关信息反馈给生产控制系统，用于指导选煤厂生产。在　采取有力的技术措施基础上，加强监管，不能发生先污染　后治理的现象，应当采取下列措施：①严格审核即将投入　电力电子设备的谐波水平，应满足设备技术规范，假如设　备的谐波水平超过国家标准指标，严禁采购并投入使用；　②对已经投入运行的设备采取相应的技术措施，尽可能地　减少其产生的谐波污染电网系统。　・　１０９　・　江西煤炭科技　２０１５年第３期　ＮＯ．３　２０１５　ＪＩＡＮＧＸＩ　ＣＯＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　煤矸石自燃宏观特性的实验研究　张海军，刘喜亮，杨远翔　（神木汇森凉水井矿业有限责任公司，陕西榆林７１９３００）　摘要：为了对煤矸石自燃进行有效的早期预报，利用程序升温实验，测试了凉水井煤矸石升温过程中宏观自燃特性参数　的变化规律。实验结果表明：煤矸石在低温阶段即产生少量的ＣＯ、ＣＨ　，随着温度的升高，耗氧速度和ＣＯ、ＣＨ　等气体产　生速度呈指数规律增加，该研究为生产现场煤矸石自燃的预测预报提供了科学的依据。　关键词：程序升温；煤矸石；低温；预测预报　中图分类号：Ｘ７５２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—２５７２（２０１５）０３—０１ｉ０—０３　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｍａｃｒｏ－－ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｃｏａｌ　Ｇａｎｇｕｅ　Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　Ｚｈａｎｇ　Ｈａｉｊｕｎ，Ｌｉｕ　Ｘｉｌｉａｎｇ，Ｙａｎｇ　Ｙｕａｎｘｉａｎｇ　（Ｓｈｅｎｍｕ　Ｈｕｉｓｅｎ　Ｌｉａｎｇｓｈｕｉｊｉｎｇ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｕｌｉｎ　Ｓｈａｎｘｉ　７１９３００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ　ｃａｒｒｙ　ｏｕｔ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｅａｒｌｙ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｇａｎｇｕｅ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏ—　ｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｃｒ０——ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｇａｎｇｕｅ　ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｌｉａｎｇｓｈｕｉｊｉｎｇ　ｂｙ，ｗｈｏｓｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｃｏａｌ　ｇａｎｇｕｅ　ｐｒｏｄｕｃｅｓ　ａ　ｓｍａｌｌ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ＣＯ，ＣＨ４　ｉｎ　ｔｈｅ　ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｔａｇｅ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｏｘｙｇｅｎ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｒａｔｅ，　ＣＯ　ａｎｄ　ＣＨ４　ｇａｓ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙ，ｗｈｉｃｈ　ｗｏｕｌｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｒｅｄｉｃ－　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏａ１　ｇａｎｇｕｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ；ｃｏａ１　ｇａｎｇｕｅ；ｌＯＷ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，随　提供了外部环境，从而易形成煤矸石自燃灾害。全国已有　６００多座矸石山处于长期自燃状态，矸石山不仅污染了土　着煤炭产量的不断增加，全国每年新增的煤矸石排放量以　亿吨速度增长。目前，巨大的矸石山在大多数矿区随处可　见。　。煤矸石一般含有黄铁矿和残余煤炭，造成煤矸石　与氧气结合放热，体积巨大堆积的煤矸石山为热量的聚集　壤、大气和水，且不断释放有毒有害气体严重污染大气环　境，对煤炭资源的绿色开采产生了负面的影响。　。煤矸石　与煤自燃过程类似，首先经历缓慢的氧化升温过程，随着　４　结语　工程，２００６，（８）：６２—６４．　随着现代社会生活环境污染问题的加剧，煤炭洗选对　于环境的保护具有越来越重要的意义。在煤炭洗选过程　中，选煤厂电网系统所受的谐波污染问题应该受到重视。　（３３李玉峰．选煤厂电网谐波抑制措施的研究［Ｊ］．煤矿现代化，　２００７，（３）：２０—２１．　（４３郜海根．选煤厂电气干扰分析及处理ＣＪ３．煤炭工程，２００９，　（３）：４４—４５．　在治理谐波污染时，应将管理措施和技术措施结合起来，　从而达到全面治理的目的，减少投资，做到可持续发展。　作者简介：刘浩洋（１９８８一），男，河南许昌人，２０１３年毕业于西安　建筑科技大学，毕业后一直在中煤科工集团北京华宇工程有限公　参考文献：　司选煤设计院工作，助理工程师。主要负责电气方面的设计。　俊．在有谐波背景的供电系统中进行　收稿日期：２０１５—０５—１９　编辑：胡中祺　Ｃ１３闫小国，孙卫东，王无功补偿的探讨ＣＪ３．煤炭工程，２００４，（８）：１３—１５．　Ｃ２３仵自连，曹・　１１Ｏ　・　翱．电力电网中产生谐波的分析探讨（Ｊ３．煤炭