冬瓜山铜矿供电系统无功补偿及谐波综合治理
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２减少电压损失 ． 电网的 电压 损失 ： ＝ Ｐ Ｒ Ｑ （ Ｘ 由上式可 以看 △Ｕ （ 牟 ＋ ｘ Ｃ）
３５０ Ｖ １０Ｋ Ａ变 压器 ， 分段 运行 ， 在每 段母 线设 置 串联 ６ ％电抗 值 的 ２４０Ｋ Ａ ＊ ００ Ｖ Ｒ的电容 器进行 无功 补偿 。在冬 瓜 山铜 矿
收 稿 日期 ： ０ ９ １ ～ ４ ２０ — ２ １
满足无功补偿 与滤波其装置谐波滤波 需要 的前 提下 ，根据计 算 ，设 计 为 ３个 无 功 补 偿 与 谐 波 滤 波 回 路 ，将 其 分 为
作者简介 ： 睿（９ ２ ）男 ， 查琼 １７ 一 ， 安徽铜陵人 ， 陵有色金属 （ 团） 铜 集 股份有限公司冬瓜山铜矿 电气工程师 。
由 Ｃ Ｓ ＰＳ Ｐ３ Ｉ式 可 见 在 一 定 电流 下 ， Ｏ 越 Ｏ 中＝ ／＝ ／Ｕ ＣＳ
冬瓜山铜矿是一个 日处理矿石 １０ ０ 的地下开采的采选 ３０ ｔ
联 合企业 ，装备 了一座 １０ Ｖ ６ Ｖ总降压变电所 ，设 置两 台 １ｋ ／ｋ
高 ，则输 出的有功功率越 大 ， ， 充分发挥设备 能力
为了使大工业用户重视 电力质量 ， 国制定 了《 我 功率 因数 调整 电费方法》并且规定功率 因数低于 ０９以下实行 罚款 ， ， ． 高
于０ ． ９以上实行 奖励 。
四 、 术 方 案及 措 施 技
方案一 ： 根据冬瓜山铜矿 目前 的供 电现状 ， 考虑到非线性 负荷 产生 的谐 波电流 和母线 畸变率已经严重超标 ，既要保证 补偿装置安全 运行 ，又要考虑到现有 的 ４ ４ ０ Ｋ Ａ ＊ ００ Ｖ Ｒ补偿装 置 现 实 情 况 ， 可 以 在 ６ Ｖ Ｉ、 Ｋ Ｉ Ｉ段 母 线 各 设 计 一 套
关键 词 ： 谐波 ； 功率 因数 ； 畸变率； 节能
中图分 类号 ： Ｍ７ １ Ｔ ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：６ １ ７ ２ （０ ＯＯ 一 ０ ２ ０ １ ７ — ５ Ｘ ２ １ ）ｌ ０ ７ — ２
一
、
冬 瓜 山 铜 矿供 电 系统 现 状
１ ． 提高供电变电设备 的利用率
铜陵职业技术学 院学报
２ １ 年第 １ ００ 期
冬瓜 山铜矿供 电系统无功补偿及谐波综合治理
查 琼睿
（ 铜陵有色金属（ 团） 集 股份有限公 司， 安徽 铜陵 ２ ４０ ） ４０ ０
摘
要： 文章主要论述 了铜陵有色冬瓜 山铜矿供 电系统的现状 ， 并指 出谐波超标 的主要原 因， 以及 对供电系统影响。分 析 了谐波 的危害及提 高功 率因数 的意义 ， 根据现状提出 了综合 治理技术方案及措施 ， 具有 良好 的经济效 益。
・
７ ・ ２
１０ Ｋ Ａ ２ ０ Ｋ Ａ ４ ０ Ｋ Ａ ， ２ ０ Ｖ Ｒ，４ ０ Ｖ Ｒ，８ ０ Ｖ Ｒ 总安装容量为 ８ ０ Ｋ Ａ ４ ０ Ｖ Ｒ， 主要设备有 高压真 空开关柜 ｌ 高压 隔离 开关 柜 ３台 、 台、 高压 Ｐ Ｔ柜 】台、 晶闸管开关 ３套 ， 滤波 电容 器 ３组 ， 波电抗器 ３ 滤
坏、 快熔熔断而影响生产 。 ２对 电动机 的影响 ： ． 谐波 电压对 电动机的功率 因数 和最 大
转矩都有影 响。谐波还引起附加损耗 ， 增大 噪音 ， 严重时损坏 绝缘。
少从 系统来 的无功 ， 而减 轻两台主变的负担 ，减少主变损 从
耗， 减少线损 ， 达到节能 的 目的。
６ Ｖ电网中 ， ｋ 最大负荷是冬瓜 山主井提升机 ， 它是 交一 交变频 调速 的 ４ ０ Ｋ 同步电动机 ， ４０ Ｗ 它负荷变化剧烈 ， 空载到 １ ５ 从 ． ７ 倍 电动机 额定 电流变化 ，属 于冲击性负荷 ，功率 因数低 ， 在 ０１０８ 间， ． ．之 — 变化范围很大 ， 系统存 在大量无功功率 。冬瓜 山 主井运 行时 ， 电系统谐波超 标 ， 供 超出 国标 Ｇ ｆ１５ ９ ９ Ｂ ４ ４ — ３中
４ ０ — ８０ Ｖ Ｒ的滤波装置来吸收谐波 ， ２０４０Ｋ Ａ 以保证 １Ｏ Ｖ公共 ｋ ｌ
损耗以及 降低谐波含量是尤为重要。 二 、 波的 Nhomakorabea危害 谐
１ 波对提升机本 身的危 害： ． 谐 谐波造成 电压 正弦波畸变 ，
可能导致脉冲丢失或误发 ，引起提升机系统紊乱 ，可控硅烧
连接点各次谐波 电流和 电压 畸变 率满足国标要求 ，同时又能 使原补偿装置能正常运行 ，保证 全矿 的功率因数达到 ０９ ， ． 减 ５
ＡＰ越低 。 ４节省电费 ．
标 ３２ ．％和 ４０ ．％的规定 值 。除主 井提升机外 ，冬 瓜 山辅助 井
Ｉ０ Ｋ 直 流电机 、冬瓜 山副 井 ９ ０ Ｗ 电机 、大 团 山副 井 Ｏ０ Ｗ ０Ｋ
７ ３ Ｗ 直流 电机运行工况与主井相同 ， ０Ｋ 负荷变化剧烈 ， 功率因 数低 ， 由于谐波影响 ， 现有 总降压变 电所 的无 功功率补 偿装 置 无法正常投入 ， 功率 因数仅仅达到电网要求 。同时 因为功率因 数不高 ， 增加 了变压器无功及 谐波损耗 。 另外 由于我矿供电线 路长 ， 最远 的接近 ２ ０ 米 ， 加了线路损耗 。 ００ 增 ． 因此提 高功率 因数 ， 小无功 冲击 ， 减 稳定 电 网电压 ， 降低
的规定值 ，１ １ 次谐 波电压含有率 和电压 总畸变率都超过 了国
出影 响电压损失 的因素 有 ： 有功功率 Ｐ 无 功功率 Ｑ， ， 电阻 Ｒ，
电抗 Ｘ Ｌ和容抗 Ｘ ， Ｃ 因此采用补偿 电容提高功率 因数 的同时 ，
也使 电压损失减小 了。
３减少线路损失 ． 当线 亩 过电流时，其有功损失为 ＡＰ ３ Ｒ ３ ， ｃ ｓ ！ Ｉ ＝ ｐＲ ｕ Ｏ ） ＝ － 可见线路有功损失 ＡＰ与 （ ｏ ￣）成 反 比，ｃ ｓ ｃｓ （ ｏ ｏ）越高 ，
３对 主变 压器 的影 响 ： ． 谐波 电压使 变压器激磁 电流增 大 ，
方案二 ：在对系统影 响最大 的负荷主井配电站 ６ Ｖ母线 ｋ 上安装动态 Ｔ Ｃ无功补偿及谐 波滤波装置 ， 照系统 参数 ， Ｓ 按 在
效率变坏 ， 噪声增大并恶化其功率 因数 。 电磁
三 、 高 功 率 因数 的 意义 提
３５０ Ｖ １０Ｋ Ａ变 压器 ， 分段 运行 ， 在每 段母 线设 置 串联 ６ ％电抗 值 的 ２４０Ｋ Ａ ＊ ００ Ｖ Ｒ的电容 器进行 无功 补偿 。在冬 瓜 山铜 矿
收 稿 日期 ： ０ ９ １ ～ ４ ２０ — ２ １
满足无功补偿 与滤波其装置谐波滤波 需要 的前 提下 ，根据计 算 ，设 计 为 ３个 无 功 补 偿 与 谐 波 滤 波 回 路 ，将 其 分 为
作者简介 ： 睿（９ ２ ）男 ， 查琼 １７ 一 ， 安徽铜陵人 ， 陵有色金属 （ 团） 铜 集 股份有限公司冬瓜山铜矿 电气工程师 。
由 Ｃ Ｓ ＰＳ Ｐ３ Ｉ式 可 见 在 一 定 电流 下 ， Ｏ 越 Ｏ 中＝ ／＝ ／Ｕ ＣＳ
冬瓜山铜矿是一个 日处理矿石 １０ ０ 的地下开采的采选 ３０ ｔ
联 合企业 ，装备 了一座 １０ Ｖ ６ Ｖ总降压变电所 ，设 置两 台 １ｋ ／ｋ
高 ，则输 出的有功功率越 大 ， ， 充分发挥设备 能力
为了使大工业用户重视 电力质量 ， 国制定 了《 我 功率 因数 调整 电费方法》并且规定功率 因数低于 ０９以下实行 罚款 ， ， ． 高
于０ ． ９以上实行 奖励 。
四 、 术 方 案及 措 施 技
方案一 ： 根据冬瓜山铜矿 目前 的供 电现状 ， 考虑到非线性 负荷 产生 的谐 波电流 和母线 畸变率已经严重超标 ，既要保证 补偿装置安全 运行 ，又要考虑到现有 的 ４ ４ ０ Ｋ Ａ ＊ ００ Ｖ Ｒ补偿装 置 现 实 情 况 ， 可 以 在 ６ Ｖ Ｉ、 Ｋ Ｉ Ｉ段 母 线 各 设 计 一 套
关键 词 ： 谐波 ； 功率 因数 ； 畸变率； 节能
中图分 类号 ： Ｍ７ １ Ｔ ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：６ １ ７ ２ （０ ＯＯ 一 ０ ２ ０ １ ７ — ５ Ｘ ２ １ ）ｌ ０ ７ — ２
一
、
冬 瓜 山 铜 矿供 电 系统 现 状
１ ． 提高供电变电设备 的利用率
铜陵职业技术学 院学报
２ １ 年第 １ ００ 期
冬瓜 山铜矿供 电系统无功补偿及谐波综合治理
查 琼睿
（ 铜陵有色金属（ 团） 集 股份有限公 司， 安徽 铜陵 ２ ４０ ） ４０ ０
摘
要： 文章主要论述 了铜陵有色冬瓜 山铜矿供 电系统的现状 ， 并指 出谐波超标 的主要原 因， 以及 对供电系统影响。分 析 了谐波 的危害及提 高功 率因数 的意义 ， 根据现状提出 了综合 治理技术方案及措施 ， 具有 良好 的经济效 益。
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７ ・ ２
１０ Ｋ Ａ ２ ０ Ｋ Ａ ４ ０ Ｋ Ａ ， ２ ０ Ｖ Ｒ，４ ０ Ｖ Ｒ，８ ０ Ｖ Ｒ 总安装容量为 ８ ０ Ｋ Ａ ４ ０ Ｖ Ｒ， 主要设备有 高压真 空开关柜 ｌ 高压 隔离 开关 柜 ３台 、 台、 高压 Ｐ Ｔ柜 】台、 晶闸管开关 ３套 ， 滤波 电容 器 ３组 ， 波电抗器 ３ 滤
坏、 快熔熔断而影响生产 。 ２对 电动机 的影响 ： ． 谐波 电压对 电动机的功率 因数 和最 大
转矩都有影 响。谐波还引起附加损耗 ， 增大 噪音 ， 严重时损坏 绝缘。
少从 系统来 的无功 ， 而减 轻两台主变的负担 ，减少主变损 从
耗， 减少线损 ， 达到节能 的 目的。
６ Ｖ电网中 ， ｋ 最大负荷是冬瓜 山主井提升机 ， 它是 交一 交变频 调速 的 ４ ０ Ｋ 同步电动机 ， ４０ Ｗ 它负荷变化剧烈 ， 空载到 １ ５ 从 ． ７ 倍 电动机 额定 电流变化 ，属 于冲击性负荷 ，功率 因数低 ， 在 ０１０８ 间， ． ．之 — 变化范围很大 ， 系统存 在大量无功功率 。冬瓜 山 主井运 行时 ， 电系统谐波超 标 ， 供 超出 国标 Ｇ ｆ１５ ９ ９ Ｂ ４ ４ — ３中
４ ０ — ８０ Ｖ Ｒ的滤波装置来吸收谐波 ， ２０４０Ｋ Ａ 以保证 １Ｏ Ｖ公共 ｋ ｌ
损耗以及 降低谐波含量是尤为重要。 二 、 波的 Nhomakorabea危害 谐
１ 波对提升机本 身的危 害： ． 谐 谐波造成 电压 正弦波畸变 ，
可能导致脉冲丢失或误发 ，引起提升机系统紊乱 ，可控硅烧
连接点各次谐波 电流和 电压 畸变 率满足国标要求 ，同时又能 使原补偿装置能正常运行 ，保证 全矿 的功率因数达到 ０９ ， ． 减 ５
ＡＰ越低 。 ４节省电费 ．
标 ３２ ．％和 ４０ ．％的规定 值 。除主 井提升机外 ，冬 瓜 山辅助 井
Ｉ０ Ｋ 直 流电机 、冬瓜 山副 井 ９ ０ Ｗ 电机 、大 团 山副 井 Ｏ０ Ｗ ０Ｋ
７ ３ Ｗ 直流 电机运行工况与主井相同 ， ０Ｋ 负荷变化剧烈 ， 功率因 数低 ， 由于谐波影响 ， 现有 总降压变 电所 的无 功功率补 偿装 置 无法正常投入 ， 功率 因数仅仅达到电网要求 。同时 因为功率因 数不高 ， 增加 了变压器无功及 谐波损耗 。 另外 由于我矿供电线 路长 ， 最远 的接近 ２ ０ 米 ， 加了线路损耗 。 ００ 增 ． 因此提 高功率 因数 ， 小无功 冲击 ， 减 稳定 电 网电压 ， 降低
的规定值 ，１ １ 次谐 波电压含有率 和电压 总畸变率都超过 了国
出影 响电压损失 的因素 有 ： 有功功率 Ｐ 无 功功率 Ｑ， ， 电阻 Ｒ，
电抗 Ｘ Ｌ和容抗 Ｘ ， Ｃ 因此采用补偿 电容提高功率 因数 的同时 ，
也使 电压损失减小 了。
３减少线路损失 ． 当线 亩 过电流时，其有功损失为 ＡＰ ３ Ｒ ３ ， ｃ ｓ ！ Ｉ ＝ ｐＲ ｕ Ｏ ） ＝ － 可见线路有功损失 ＡＰ与 （ ｏ ￣）成 反 比，ｃ ｓ ｃｓ （ ｏ ｏ）越高 ，
３对 主变 压器 的影 响 ： ． 谐波 电压使 变压器激磁 电流增 大 ，
方案二 ：在对系统影 响最大 的负荷主井配电站 ６ Ｖ母线 ｋ 上安装动态 Ｔ Ｃ无功补偿及谐 波滤波装置 ， 照系统 参数 ， Ｓ 按 在
效率变坏 ， 噪声增大并恶化其功率 因数 。 电磁
三 、 高 功 率 因数 的 意义 提