04工业性试验报告

煤矿电能质量治理技术的研究与应用项目工业性试验报告河南天成环保科技股份有限公司2015年10月21日无机陶瓷膜技术处理矿井水的研究与应用工业性试验报告本项目的工业性试验是在平煤股份十矿进行的。对十矿电能质量做一个周期性的、代表性的测试，然后对测试结果进行分析；针对其存在的电能质量问题，研究确定相应的技术给与解决。总体来说效果明显，现将试验情况汇报如下：1、试验现场概况平煤股份十矿是平顶山天安煤业股份有限公司特大型骨干矿井之一，主要开采戊组、己组煤层，采掘机械化程度达到100%。生产煤种1/3焦煤、焦煤和肥煤。1/3焦煤具有低灰、低磷、高热值特点，产品主要供给矿区洗煤厂。2、主要技术参数及设计经过对平煤十矿地面变电所双回路的一个生产周期（24小时）的不间断测试，得到以下电能质量问题：（1）电压闪变现状根据测试结果，测试线路中一回路进线A相的长时间闪变为1.13，超出国标值1.00。（2）电压偏差现状根据测试结果，平煤股份十矿110kV降压站6kV母线一回路进线A相的电压上偏差-10.48%，下偏差-21.08%；B相的电压下偏差-9.96%；C相的电压上偏差22.28%，下偏差10.94%。6kV母线二回路进线A相的电压上偏差-13.95%，下偏差-21.05%；C相的电压上偏差22.77%，下偏差12.79%均超出国标值±7%的范围，不合格。-25-20-15-10-50510152025A相电压偏差B相电压偏差C相电压偏差上偏差下偏差上偏差国标值下偏差国标值图2-36kV母线一回路进线电压偏差情况-25-20-15-10-50510152025A相电压偏差B相电压偏差C相电压偏差上偏差下偏差上偏差国标值下偏差国标值图2-46kV母线二回路进线电压偏差情况引起电压偏差的因素有无功功率不足、无功补偿过量、传输距离过长、电力负荷过重和过轻等，一般来说造成电网电压偏差的最主要原因是无功功率的传输。另外，电力电容器的投切对母线电压偏差的影响也是十分大的。电压偏差产生的危害是很明显的，电压偏高将损坏绝缘设备，电压偏低将使异步电动机转速降低等。电压的偏差会对用电设备造成影响，电压过低会影响电动机的起动，使转速降低、电流增大，甚至造成绕组烧毁的后果；电压过高，有可能损坏绝缘或由于励磁过大而发生过电流。下图所示为无功功率的变化趋势：图2-5平煤股份十矿6kV母线一回路进线无功功率变化趋势图图2-4平煤股份十矿6kV母线二回路进线无功功率变化趋势图一般来说造成电网电压偏差的最主要原因是无功功率的传输。另外，电力电容器的投切对母线电压偏差的影响也是十分大的。电压偏差产生的危害是很明显的，电压偏高将损坏绝缘设备，电压偏低将使异步电动机转速降低等。引起电压偏差的因素有无功功率不足、无功补偿过量、传输距离过长、电力负荷过重和过轻等，其中无功功率不足是造成电压偏差的主要原因。（3）谐波现状根据测试结果：平煤股份十矿6kV母线一回路进线A、B、C三相的3次谐波电压含有率95%概大值为5.02%、4.39%、3.76%超出国标值3.20%。6kV母线二回路进线A、B、C三相的3次谐波电压含有率95%概大值为8.27%、6.81%、5.82%超出国标值3.20%根据测试结果：平煤股份十矿6kV母线一回路进线A、C两相5次谐波电流95%概大值分别为13.30A、12.7A超过国标值2.99A；A、C两相7次谐波电流95%概大值分别为4.10A、4.30A超过国标值2.49A；A、C两相11次谐波电流95%概大值分别为3.70A、3.60A超过国标值1.77A；A、C两相13次谐波电流95%概大值分别为2.50A、2.50A超过国标值1.54A；A、C两相17次谐波电流95%概大值分别为1.60A、1.60A超过国标值1.20A；A、C两相19次谐波电流95%概大值分别为1.70A、1.70A超过国标值1.08A；A、C两相23次谐波电流95%概大值分别为2.10A、1.70A超过国标值0.90A；A、C两相25次谐波电流95%概大值分别为1.90A、1.90A超过国标值0.82A。6kV母线二回路进线A、C两相23次谐波电流95%概大值分别为1.40A、1.30A超过国标值0.90A；A、C两相25次谐波电流95%概大值分别为1.60A、1.60A超过国标值0.82A。以上的分析可以看出6kV侧存在着谐波超标的现象，因此可以肯定6kV侧谐波产生的原因是因为6kV侧所带的负荷引起的，需要对其进行谐波治理。（4）无功功率现状在变电站正常的运行方式下，平煤股份十矿110kV降压站1#主变的无功测试情况，如下表所示：表2-2平煤股份十矿110kV降压站一回路进线功率和功率因数情况表项目最大值平均值最小值P（MW）4.052.130.72Q（Mvar）4.922.6251.44PF（功率因数）0.77040.57190.3100平煤股份十矿110kV降压站2#主变的无功测试情况，如下表所示：表2-3平煤股份十矿110kV降压站二回路进线功率和功率因数情况表项目最大值平均值最小值P（MW）3.872.281.305Q（Mvar）3.6452.3251.47PF（功率因数）0.79710.67630.4632平煤股份十矿110kV降压站电网的功率情况测试结果如下：平煤股份十矿110kV降压站6kV进线的平均功率因数值为0.5719和0.6763；根据国家电网公司2004版《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》第二十一条规定：“35kV～110kV变电站的容性无功补偿装置以补偿变压器无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功补偿。容性无功补偿装置的容量按主变压器容量的10%～30%配置，并满足35kV～110kV主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95。”因此，平煤股份十矿110kV降压站的功率因数不符合要求。由于平煤股份十矿110kV降压站低压侧6kV母线一回路进线平均无功功率为2.625Mvar，二回路进线平均无功功率为2.325Mvar，参考无功功率变化，考虑负荷调整等因素，容量设计应按110kV降压站低压侧6kV母线无功大小考虑。考虑一定的裕量的情况下，无功容量均按5Mvar考虑，则SVG的容量即为5Mvar。综合以上建议，每段6kV母线侧配置一套SVG装置，选择型号为SDSVG5M-6KV/Y-A。3、方案设计3.1加装SVG的必要性系统无功功率的危害主要表现在五个方面：1、供电线路中增加了无功功率的有功损耗，导致变送电设备、供电线路、用电设备发热程度加重。2、无功在供电线路上产生的电压降U导致供电线路末端的输出端电压U末端进一步降低。3、因供电线路末端的输出端电压U末端进一步降低，致使用电设备的实际输出功率P实大大降低。4、因变送电设备的负荷容量S中，增加了无功容量Q，致使变送电设备的有功输出容量降低。5、电网中的电流与电压的相位不同相，产生较为严重的谐波分量，导致供电网络电压不稳定和谐波干扰增大。谐波的危害表现为以下几个方面：1）谐波对供电变压器的影响谐波对供电变压器的影响主要是产生附加损耗，温升增加，出力下降，影响绝缘寿命。2）谐波对旋转电机的影响谐波对旋转电机的主要影响是产生附加损耗，其次产生机械振动，噪声和谐波过电压。3）谐波对电缆及并联电容器的影响，当产生谐波放大时，并联电容器将因过电流及过电压而损坏，严重时将危及整个供电系统的安全运行。4）谐波对变流装置的影响交流电压畸变可能引起不可逆变流设备控制角的时间间隔不等，并通过正反馈而放大系统的电压畸变，使变流器工作不稳定，而对逆变器则可能发生换流失败而无法工作，甚至损坏变流设备。5）谐波对通信产生干扰，使电度计量产生误差。6）谐波对继电保护自动装置和计算机等也将产生不良影响。上述的无功问题和谐波问题都会给电网的运行或效率带来不良的影响，同时也会对接在该公用电网中的其他用电设备带来一些不良的影响甚至危害。当消弧线圈调谐不当和系统对地电容处于串联谐振状态时会引起中性点电压过高，而且会对上述无功问题和谐波问题进一步放大（电容器的用也可能导致谐波放大现象），从而引起三相对地电压严重不平衡，会对电气设备的安全运行造成极大的威胁。因此系统必须考虑加装快速的无功功率补偿装置，以滤除谐波，平衡无功的波动。静止无功发生器（SVG）可以快速平滑调节无功补偿功率的大小，提供动态的电压支撑，改善系统的运行性能。在系统发生短路故障情况下，SVG的动态无功调节能力可以加快故障切除后内部工况的恢复过程；在负载变化情况下，SVG可以使变电站的电压波动明显降低，对工艺设备及变电站安全运行和稳定电能质量均有很好的作用。4、试验结果经国家认可相关专业检测部门检测，功率因数提高至90%以上，节电效果显著。5、结论该工业性试验结果表明，使用静止无功发生器SVG治理煤矿电能质量问题的方案切实可行。该技术的成功运用，提高企业电网的功率因数至90%以上，消除企业电网的电压闪变，减小企业电网的电压波动，抑制企业电网的谐波污染，对于节能减排具有重要意义。同时，该项目的研究有着广阔的市场空间，能够为公司创造客观的经济效益。