系统治理

系统治理（通用12篇）

系统治理 篇1

1 引言

通常在IDC建设初期由于网络规模较小, 网络治理的重要性并不显著。但是随着业务的迅速发展, 网络结构的稳定性和强壮性逐渐被重视。比较成功的IDC, 都有一个非常完善的网络治理系统。IDC网络架构的稳定性、可靠性、高效性、安全性、可扩展性、可治理性直接影响主机系统和应用系统, 也直接关系到IDC业务的运行。网络治理是IDC系统治理的重要环节, 它涵盖了整个网络的管控。IDC的运行离不开网络治理。

2 网络治理

2.1 网络拓扑治理

网络治理首先要清楚网络拓扑中存在哪些安全隐患、弱点, 网络拓扑治理是IDC网络治理的第一环节, 面对大型网络的复杂性和不断变化的情况, 依靠网管员的技术和经验在网络拓扑结构中寻找安全漏洞、做出风险评估是不现实的。要求IDC网络发现节点设备的分布状况, 自动生成网络拓扑结构图, 对网络结构的变化进行动态跟踪和及时更新。对已生成的全网网络拓扑图进行定期的检查, 及时准确发现出现的拓扑改变, 并对治理数据库中存储的拓扑图进行相应的更新。

2.2 网络和信息安全治理

IDC网络治理最重要的目的之一就是为客户提供网络和信息技术的安全解决方案, 更重要的是要建立网络和信息安全体系。网络和信息安全治理, 主要有以下手段:

(1) 配置防火墙。设置防火墙的目的是在内、外两个网络之间建立一个安全控制区, 隔离内部网和外部网, 保护内部网络不受攻击。通过允许、拒绝或重新定向经过防火墙的数据流, 实现对进、出内部网络的服务和访问的审计和控制。防火墙除了部署在IDC的私有网 (即网管网段等由IDC负责日常维护的网络部分) 以外, 还可以根据不同的用户需求进行防火墙部署, 可对独享主机和共享主机都配置防火墙, 而对托管的主机可根据实际情况部署防火墙。

如果一台防火墙发生故障, 那么所有经过它的网络连接都中断了, 防火墙就成为瓶颈和故障点, 这在IDC网络中是不允许的。因此可以通过配置两台防火墙来建立主备份关系或负载均衡, 从而增强防火墙自身的安全性和可靠性。

(2) 部署实时入侵检测系统。动态地监测网络内部活动并做出及时的响应, 要依靠基于网络的实时入侵监测技术。监控网络上的数据流, 从中检测出攻击的行为并给与响应和处理。实时入侵监测技术还能检测到绕过防火墙的攻击, 在检测到网络入侵后, 除了可以及时切断攻击行为之外, 还可以动态地调整防火墙的防护策略, 使得防火墙成为一个动态的智能的的防护体系。部署实时入侵检测系统主要有基于网络、基于主机、基于网络和基于主机相结合三种方式。基于网络和基于主机的IDS方案都有各自的优点, 特殊的入侵手段则需要二者共同发挥作用才能检测到。因此将两种方式结合可大幅度提高网络对攻击和错误使用的抵抗力, 使安全策略的实施更加有效。

(3) 加强病毒、木马等恶意代码防护。加强安全加固等技术手段提高网络对木马、病毒等恶意代码的防护能力, 采取必要的安全技术防范措施, 防止网络层数据流夹杂恶意代码对IDC网络的攻击。为保证不被木马、病毒感染, 网络管理和应用端应具备以下防护手段:禁止执行来自外部的涉及操作系统、文件系统或运行其它应用进程的指令;安装必要的防病毒和防木马软件, 如网关处安装防毒和防木马软件, 在IDC内部网络安装防毒和防木马软件, 以及部署防毒软件中央控制系统。

(4) 审核并完善用户身份认证与授权。审核并完善身份认证和授权控制, 防止非法用户进入是IDC网络治理的有效手段之一。所有访问必须利用数字证书等身份认证方式进行身份认证, 只有合法的用户能够进入IDC网络;管理平台能根据用户/用户组来进行相应的访问控制;除经过认证和授权的管理员外, 任何用户无权更改自身的访问权限, 不能越级、越权访问视频资源。 (5) 管理人员的安全监督。管理人员有各种层次, 对人员的管理和安全制度的制订是否有效, 影响由这一层次所引发的安全问题。除按业务划分的组织结构以外, 必须成立专门安全组织结构。安全组织应当由各级负责人、安全技术负责人及负责具体实施的安全技术人员组成。安全组织内部形成各自管理、互相监督的管理体系。

2.3 带宽治理

带宽治理主要是通过进行网络设备的流量统计, 监控带宽资源的利用率, 同时通过对流量当中的有害数据的过滤封堵, 节省互联网带宽。

对有害数据的防护, 可部署旁路分流检测设备, 对分光的数据进行信息检测, 扫描网站内容, 搜索网站含有有害信息内容, 检测数据流中包含的有害信息, 并准确定位和记录有害内容的。此外通过工信部接口自动查询并统计网站备案信息, 自动审核。对检测到有害信息的网页URL采取封堵网页、网站、主机、端口, 以及关键字封

带宽治理工作还包括进行全网网络流量的历史数据统计, 分析网络流量的长期趋势, 进而网络容量规划, 消除网络中的带宽瓶颈。

2.4 网络故障治理

IDC网络故障治理要求及时、准确、快速。网络故障一般分为:连通性问题, 包括硬件故障, 配置错误, 路由环路等;性能问题, 包括网络拥塞, 路由策略错误等。常见的处理方法有:分层故障处理法、二分块故障处理法、三分段故障处理法、替换法等, 各种方法的应用不在此一一列述。

3 结语

及时有效的网络治理可有效保障IDC业务正常运行, 对IDC业务的推广以及形象提升起到至关重要的积极作用。除以上网络治理措施外, IDC系统维护人员应树立良好的网络管理意识, 切实保证IDC网络的稳定性、可靠性和安全性, 对IDC系统的建设有重大意义。

参考文献

[1]中国网.IDC有害信息与不良信息治理新方案.2009-10-26

[1]互联网.IDC网络部分设计方案.2008-1-12.

系统治理 篇2

摘要：该文针对某电缆厂400V低压无功补偿柜的情况，通过对负荷分析、现场测量和理论推算，确定故障的谐波原因，然后采用了造价相对较低和易于实现的无源滤波器LC串联滤波的方法，取得了一定的谐波治理效果。

关键词：低压；谐波；无源滤波器；LC串联滤波

中图分类号：TM712 文献标志码：B 文章编号： 1003-0867(2005)01-0006-02

随着工业经济的迅猛发展，大量的直流设备、变频调速设备及其它非线性负荷的广泛应用，愈来愈多的谐波电流被注入了电网。高次谐波的产生，增加了电能谐波损耗，降低了系统功率因数；对电力网有很大的危害，它不仅影响电网的质量，而且还对电网的可靠性有很大的影响，严重时造成继电保护误动，烧毁微机保护线路板、数字电能表及其它微机装置。本文主要就某电缆厂400V供电系统谐波治理实例，对LC交流滤波器合理的选择进行理论计算和讨论。故障现象

该电缆厂400V供电系统由两台欧式箱式变电站组成，每台箱变的接线方案一致，但每台箱变出线所带负荷不一样。

两台欧式箱式变电站投运不久，1号箱变就发生了无功补偿柜中元器件损坏的情况。损坏的元器件主要是电容接触器和熔断器，烧毁最严重的是电容接触器。当时分析认为一种可能是电容接触器的桩头接线松动，接触电阻增加，桩头接线发热起火烧坏电容接触器，进而引起接触器上侧的熔断器烧毁；另一种可能性是熔断器对电容器投切瞬间产生的涌流未起到保护作用，致使接触器烧毁，产生的火苗接着损坏了熔断器。随后对烧坏的元器件进行了更换，对所有的接线桩头进行了检查，无功补偿柜整改后继续投入运行。

整改后的无功补偿柜使用不到一个月，再次出现了元器件损坏的情况。元器件损坏的位置、现象基本上和上次的情况一样。这是桩头接线松动无法解释的。原因分析 两次无功补偿柜的故障全部发生在1号箱变，而2号箱变安然无恙。对比分析1、2号箱式变电站的负荷可以发现，2号箱变的负载基本上为异步电动机和办公照明负载；而1号箱变所带负载中除了异步电动机还有三台直流电动机，其功率分别为185kW、55kW、30kW。此外，还有大量通过可控硅控温的加热设备。

在两次无功补偿柜发生故障时，该厂的交联电缆生产线都在运转，也就是直流电机和相当一部分的加热设备都挂在1号箱变的低压母线上。该厂的加热回路采用了三相半控桥式整流电路，同时用交流电源对直流电机供电少不了要用整流装置。由于整流装置输出波形的非正弦性，不同相数的整流电路会产生不同特征的谐波电流。如三相桥式的6相脉动整流电路产生的谐波电流主要为6k±1次(5、7、11、13次，等等)见表1。

表1 6相脉动整流装置电流谐波理论数据

谐波次数n 1 5 7 13 17 19 23 25 谐波电流/% 100 20 14.3 9.1 7.7 5.9 5.3 4.3 4.0 因此，交联电缆生产线在生产时可能对1号箱变400V系统产生了谐波。

根据对负荷性质分析和理论公式的推算，可以确定1号箱变400V系统中存在6k±1次为主的谐波电流。为了证实和明确1号箱变400V系统的谐波情况和参数，对1号、2号箱变进行了多次的对比测量。2号箱变总线电流波形和频谱图分析见图1，1 号箱变总线电流波形和频谱图分析见图2。

对比分析图1和图2，2号箱变总线电流波形为规则正弦波，频谱图分析也表明其电流基本只含基波50Hz电流；1号箱变总线电流波形为非正弦波，频谱图分析可以看出含有3、5、7、11次等谐波。电流总畸变率THDi为52.32%，功率因数0.8，系统阻抗R = 0.1W L = 0.1mH，系统短路容量10MVA。

1号箱变的无功补偿柜之所以数次出现电容接触器和熔断器损坏的情况，其原因就是交联电缆生产线产生的谐波电流被无功补偿柜的电容器放大产生了过电流，致使接触器和熔断器过热损坏。谐波治理

谐波电流不仅影响无功补偿柜的正常使用，致使无功功率电费支出增加，而且对同一箱变内的其它设备如电动机也产生了危害。根据GB/T 14549《电能质量—公用电网谐波》的要求，必须对各种非线性负荷注入电网的谐波电压和谐波电流加以限制。

在电力系统抑制和治理谐波的主要措施有：加大系统短路容量；提高供电电压等级；增加变流装置的脉动数；改善系统的运行方式，设置交流滤波器等都能减小系统中的谐波成分。对于该电缆厂，由于供电系统的方案已定型，唯一可行和有效的方法是设置交流滤波器进行谐波治理，同时滤波器还能向系统提供所需的部分或全部无功。

交流滤波器又分为无源滤波器和有源滤波器两种。有源滤波器是一种向系统注入补偿谐波电流，以抵消非线性负荷所产生的谐波电流的能动式滤波装置。它能对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿，且补偿特性不受系统阻抗影响。其结构相对复杂，运行损耗较大，设备造价高；在补偿谐波的同时，也会注入新的谐波。无源滤波器(又称LC滤波器)是利用LC谐振原理，人为地造成一条串联谐振支路，为欲滤除的主要谐波提供阻抗极低的通道，使之不注入电网。LC滤波器结构简单，吸收谐波效果明显；但仅对固有频率的谐波有较好的补偿效果；且补偿特性受电网阻抗的影响很大，在特定频率下，电网阻抗和LC滤波器之间可能会发生并联谐振或者串联谐振。系统构成

LC滤波器根据其电容器与电抗器的联接方式不同，主要常用的有单调谐滤波器和高通滤波器。它们的结构和阻抗特性如图3、4所示。

该电缆厂的交联电缆生产线为以销定产的生产方式，即有确定的订单才进行生产。根据已有的生产统计，由于生产的电缆为35kV以上电压等级，每月开工两次左右，每次2~5天。从数次现场测量的结果分析，交联电缆生产线产生的谐波的次数固定，且每次谐波电流的畸变率(THDi)上下波动不大。

根据上述测量和分析的情况，决定对该电缆厂的谐波治理采用与母线并联的固定串联LC调谐滤波器，即当交联电缆生产线启动时，LC滤波器投入，当交联电缆生产线停工时，LC滤波器退出；滤波器的电容器容量用来补偿交联电缆生产线谐波源所需的无功功率，原无功补偿柜的电容器由300mF降至180mF以满足其它设备的无功补偿要求，同时控制器更换为带谐波闭锁功能的补偿控制器，以便谐波畸变率超限时切除电容器。对于3、5、7次谐波采用单调谐滤波器，对于9、11次以上的谐波采用以11次为主的高通滤波器。

串联调谐滤波器是用来滤除某一谐波的电容器，通过增加一个在调谐频率fn处XL = XC的电抗器来实现。对于调谐n次谐波的串联调谐滤波器的设计步骤为：

(1)确定电容器容量QC，电容器无功功率要与谐波源无功功率及系统已有无功补偿设备的无功功率进行平衡，无功补偿设备和滤波器总的无功功率略低于负载总无功功率。

(2)电容器的电抗为XC = kU2/QC。5 治理效果

计算结果选择元件构成的电缆厂谐波治理方案对1号箱变的谐波进行了治理。在随后的现场测量表明，1号箱变总电流的波形基本接近正弦波，电压畸变率THDu为2.8%,电流畸变率THDi为6.6%，功率因数保持在0.95左右。

在电缆厂的谐波治理方案中选用了造价相对较低和宜于实现的无源滤波器LC串联滤波的方法，对以直流电机和三相桥式的6相脉动整流装置产生的谐波电流取得了很好的抑制效果，特别是消除了谐波含量较高的5、7次谐波电流。

参考文献：

[1]吕润馀.电力系统高次谐波[M].北京:中国电力出版社,1998.[2]George M.Wakileh[奥地利].电力系统谐波—基本原理、分析方法和滤波器设计.北京:机械工业出版社,2003.[3]陈志业.尹华丽.电能质量及其治理新技术[J].电网技术,2002(7)． [4]张浩.戴瑞珍.谐波抑制的工程设计方法探讨.电网技术,2002(6).[5]GB/T 14549-1993.电能质量—公用电网谐波[S].请教：无功功率对电动机是无用的。正因为它无用，所以才补偿。是否符合逻辑？

尊敬的外行13：

首先感谢您对我提出的问题，进行详细的答复。我提出的观点有可能是幼稚可笑的，但是通过交流总可以提高认识的，反面教材的作用，有时比正面教材作用还要大。如果都与书中观点一样，就失去了论坛的意义。

您说：“ 无功功率对电动机是无用的。正因为它无用，所以才补偿。补偿就是消除无功功率，是消除不是转化，无功功率不能转化为有功功率。无功功率对作功没有作用，却占用变压器容量，而且无功电流通过电源内阻会增加损耗，所以有必要消除它。补偿原理：电感放电给电容充电，电容放电再给电感充电，如此反复，无功电流只在电感与电容之间出现，不会经过电网。..................................-----------------------对于您提出的观点，我有点不理解，请您再回答一次。

1、“正因为它无用，所以才补偿”。我可能是中国语法没有学好，我认为，有用才能补偿，无用的东西，补多少还是无用的，就像数字中的“零”，在小数点以后，增加多少个零也没有用。没有用还要补，是不符合中国逻辑的。

2、您说“补偿就是消除无功功率”.......。从字面看消除，就应当是减少，消除无功功率的有效方法是：增大纯电阻，减少线圈的长度（圈数），不利用铁磁材料做磁心。把电感性负载变成纯电阻性负载，这种方法谁都知道是不行的，您也不会同意。

补偿对负载来说是越补越多，而不是减少。对总电路来说，输入的无功功率减少，就是您所讲的不经过电网，这种现象是正确的。但不能反映出事物的本质，“内电动势”的作用反映不出来。如果计算总电网的无功功率多少时，“内电动势”是不能省略的，从总体来说，利用电容器补偿无功功率后，发电机输出的无功功率（比以前减少），但补偿的无功功率大于减少的，所以补偿后从总体上看，也不是减少，而是增加。

3、您说：“负载做功大小与有功功率并不是严格的正比关系......还有损耗”。

我要求的不是百分之百的效率，而是做一下，无功功率的变化，对负载做功有没有影响？

在同一个异步电动机中，当负载和电源电压不变时，并联适当的电容器后与没有并联电容器时，负载做功的大小对比，如果无功功率不能做功或增加一部分损耗，在负载做功大小不变时，消耗的有功功率应当不变或增大；起动需要的时间应当与原来一样。

从无数实践中看，并联电容器后，负载大小不变，消耗的有功功率减少，起动的时间缩短一半。这个事实如果您不相信，可到安装电容器的单位看一看。

在电动机中，其它情况都没有变化，只是改变了无功功率的来源，增加一个“内电动势”。电力部门就是根据此现象，推广利用电容器节电的。

4、您说：“有人销售所谓“节电器”，实际就是一个电容器，那是骗人的。他们测量的是视在功率，并联电容后由于消除了部分无功功率，所以视在功率明显减小，其实有功没变”。

我为了研究利用电容器节电问题，去过安装电容单位，他们领导亲自讲：由超电被罚变为节电受奖，他们当埸给我做试验：把电容器开关拉开（断路），电流表指针转动增大1/3左右，然后合上开关，电流表指针又回到原来的位置。如果利用电容器不能节约电能，难道他们和我说假话？电力部门也说假话？请您到基层安装电容器的单位看一看，把利用电容器节电的现象说清楚。利用电容器在低压电网中（感性负载）节约的视在功率占1/4左右，节约的有功功率占1/10左右，根据各单位负载性质不同而不同。

5、您说：“线圈的自感电动势（即感抗）：感抗所消耗的是无功功率。线圈消耗电网的电能转化为磁能，然后磁能又转化为电能转化为电能反送回电网，如此反复。我们测量的无功功率就是线圈充电功率与放电功率的和，充电功率（耗电）与放电功率（发电）相互抵消，所以实际不耗电”。

电感线圈本身不消耗电能是正确的，正因为这个原因，它才与宏观保守力（重力）一样，才能补偿。如果本身消耗能量（纯电阻），就无法补偿。

从以上情况看，您只看到负载这一方面，没有从整洁个电路方面分析，当电感负载输出电能时，电源电压却变成了负载。从整个电路中看，任何瞬间，负载没有减少，电源电压也没有增加，只是负载与电源在一半的时间中互相转变，因为负载是做功的，所以就把电源电压中消耗的能量，当成是负载消耗的能量。电感消耗能量的根据是产生电压降。

另外电流与电压相位差90度，是时间角度，不是空间角度。纯电感电路中瞬时的平均功率，有的书中认为是：瞬时功率代数和的平均值，它等于零；现在是否已经改变过来，本人不知。

从实践中看，瞬时平均功率应当是瞬时功率绝对值和的平均值，它不等于零。新的计算方法与有无功功率的量纲相一致，与消耗能相符合。

6、您说：“反电动势：它所消耗的功率才是有用功功率（不过还要除去摩擦）。电动机同时也是发电机，电动机的旋转会产生反电动势。反电动势方向始终与电源电动势方向相反..........”。

您讲的转子的“反电动势”，所消耗的才是有用功功率。这个“反电动势”是由电动机转子旋转产生的，它的电流与电压的相位是由谁决定的呢？反电动势输出的全是有功功率吗？

它好比是变压器的二次绕组，输出什么电功率是由负载性质决定的，定子中输入的功率是由转子反电动势决定的。反电动势是转子中的电源，铜损和线圈的感抗是负载，因此反电动势输出的不都是有功功率，其中还有无功功率。

在异步电动机中，两个电动势方向相反，两个电流方向也相反，两个的磁埸方向也相反，在定子中产生的是旋转磁埸（对定子而言），在转子中产生的磁埸是不动的（对转子而言），因异性相吸，定子的旋转磁埸就会带动转子旋转。

又因为定子中的有功功率中的电流，与转子中的有功功率电流方向相反，能产生转矩；同理，定子中的无功功率中的电流，与转子中的无功功率电流也相反。有功功率能做功，无功功率同样能做功，因为它们的相对位置是一样的。

煤矿瓦斯治理的通风系统设计 篇3

【关键词】煤矿 瓦斯治理 通风系统

煤矿瓦斯事故是制约煤炭工业安全发展的突出问题[1-2]，因此研究煤矿瓦斯治理具有重要意义。矿井通风系统、抽采抽放、监测监控、现场管理是影响瓦斯治理的四个关键环节[3]，本文对建立健全、稳定、可靠的矿井通风系统进行了研究。

一、通风设备布置

（一）井下通风设施布置

第一、主要进、回风巷之间的每个联络巷中，必须砌筑永久性风墙；需要使用的联络巷及风井安全出口，必須按设计安设两道连锁的正向风门和两道反向风门。

第二、采空区必须及时封闭。必须随采煤工作面的推进，逐个封闭通至采空区的联通巷道。工作面开采结束后，必须在所有与采区相通的巷道中设置密闭墙，全部封闭采空区。

第三、控制风流的风门、风墙、风桥、风窗等设施必须可靠。不应在倾斜运输巷中设置风门；如果必须设置风门，应安设自动门或设专人管理，并有防止矿车或风门碰撞人员以及矿车碰坏风门的安全措施。

（二）确保风流稳定

为了保证风流稳定，需要在部分通风网路上安设风门、调节风窗和密闭等通风构筑物，并随生产的进度进行及时调节补充，风门间应尽可能设置闭锁装置。确保各用风地点的风量、风速符合《煤矿安全规程》的规定，确保风流稳定。

二、风量计算方法

基于分别计算法计算矿井需风量的公式如下：Q=（∑Q采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ它）×K矿通式中：

Q，矿井所需风量总和，m3/min；ΣQ采，回采工作面需风量之和，m3/min；ΣQ掘，掘进工作面需风量之和，m3/min；ΣQ硐，硐室所需风量之和，m3/min；ΣQ它，其它用风量地点所需风量之和，m3/min。K矿通，矿井通风系数，抽出式K矿通取1.15～1.2。

（一）Q采的计算

Q采的计算方式包括：按采煤工作面的瓦斯涌出量计算；按采煤工作面所需风量计算；按采煤工作面温度计算；按炸药使用量计算；按采煤工作面同时工作最多人数计算五种，然后选取其中一个最大值作为Q采，并通过风速验算公式验证。由于篇幅限制，这里只介绍按采煤工作面温度计算公式，因为其计算结果往往大于其它四种计算结果。按采煤工作面温度计算公式为：Q采=60×Vc×Sc式中：Q采为采煤工作面需要风量，m3/min；Vc为回采工作面适宜风速，m/s；Sc为回采工作面平均有效断面，按最大和最小控顶距有效断面的平均值计算，m2；所选择的Q采值需要满足以下验算公式范围：15×Sc≦Q采≦240×Sc。

（二）Q掘的计算

Q掘的计算方式包括按炸药使用量计算、按掘进工作面同时工作的最多人数计算、按局部风机吸风量计算三种。这里分别按照三种方式计算，并选取其中的最大值。下面一一进行介绍。

A、按炸药使用量计算公式为Q采=25Aj式中：Aj为掘进工作面一次使用最大炸药量，kg。B、按掘进工作面同时工作的最多人数计算为Q掘=4·N掘式中：4为每人每分钟供风标准，m3∕min；N掘为掘进工作面同时工作的最多人数。C、按局部风机吸风量计算的公式为Q掘=Qf×I×kf式中：Qf为掘进面局部通风机额定风量，m3∕min。I为掘进面同时运转的局部通风机台数，台；kf为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数；一般取1.2～1.3。

（三）Q硐的计算

独立通风硐室主要有井下炸药库、采区变电所、充电硐室及一些需要独立通风的机电硐室等。炸药库配风必须保证每小时4次换气量：Q库=4V/60式中Q库为井下炸药库需要风量，m3∕min。V为井下炸药库的体积，m3。B、充电硐室应按其回风流氢气浓度小于0.5%计算风量。C、机电硐室需风量应根据设备降温要求进行配风。D、选取硐室风量，须保证机电硐室温度不超过30℃，其它硐室温度不超过26℃.

（四）Q它的计算

根据经验，按（ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐）的10%计算。矿井负压按下列公式计算：h=Q2/S3 +h局R=α·L·P·/S3 式中：H为全矿井风压，Pa。R为井巷摩擦风阻，NS2/m8；α为摩擦阻力系数，NS2/m4；L为井巷长度，m；P为井巷断面周长，m；S为井巷断面积，m2；h局为局部阻力，按全矿风压的10%计算，Pa。等积孔计算公式如下：A=（1.19×Q）/ H （㎡）式中：A为等积孔，㎡；Q为矿井总风量，㎡/s；H为矿井负压，Pa。

三、通风措施

为了提高通风系统可靠性，本文建议执行以下通风措施：（一）根据通风需要，安设风门、调节风门；（二）同一井巷内安设两道风门时，必须保证两道风门不同时开启，防止造成风流短路；（三）勿在巷道内堆放杂物，保证巷道的有效断面；（四）严格按设计掘进、支护巷道，以保护巷道断面尺寸；（五）加强对各种通风设施和巷道的日常管理。（六）对相邻巷道的掘进时，尽量减少放炮震动，同时注意加强支护，防止岩体（或煤体）松动或破碎，以有效防止漏风；（七）加强对各通风设施的管理，对应密闭的地点应采用构筑物或永久密闭装置密闭，以保证满足通风及其它功能需要；（八）加强各通风设施的日常管理，保证设施满足设计和使用功能的需要。

四、结论

通风系统稳定是瓦斯治理的关键环节，对防止局部瓦斯集聚、对井下各作业地点瓦斯浓度的控制、对采煤、掘进工作面及其它巷道风排瓦斯都具有重要的作用。本文从通风设备布置、风量计算方法、通风措施三个方面对矿井通风进行了研究，所得结果对于煤矿通风系统管理具有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]岩敦.新一代煤矿通风与安全瓦斯监控系统[J]. 中国煤炭. 2005（09）

[2]郭献文，汪延，周立民. 瓦斯爆炸：煤矿矿难头号杀手[J]. 瞭望. 2005（29）

电力系统谐波治理 篇4

关键词：谐波源,畸变,滤波器

理想电网中的电压应该是提供单一而固定的工频频率, 以及规定的电压幅值。但近几十年以来, 各种电力电子装置的迅速发展、应用使得谐波电流和谐波电压大量出现, 日益污染电网, 频频引发事故。因此, 认识谐波、发现谐波危害的严重性, 研究谐波治理的方法逐渐引起人们的高度关注。

1 谐波

1.1 谐波产生的机理

在电力系统中部分负载在投入、运行过程中, 其电压与电流不成线性关系, 而是经常变化的。我们称此类负载为非线性负载。

当一个正弦电压源加在一个非线性负载上, 产生的电流不是完全正弦形的。由于存在系统阻抗, 这个电流造成一个非正弦电压降, 因而在负荷端引起电压畸变, 也就是电压中含有谐波。从交流电的早期开始, 电力系统设计中已把降低电压和电流波形畸变, 抑制其在可以接受的水平内作为了一个问题。

1.2 定义和标准

1.2.1 谐波的定义

电力系统通常将谐波定义为电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量。对称三相电力系统上的谐波通常是奇数:3次、5次、7次、9次……, 并且随谐波次数的增加其量级减小。谐波构成了电源电压和负荷电流波形的主要畸变成分, 谐波含量越大, 畸变的程度就越大。

从广义上讲, 任何与交流电网的工频频率不同的成分都可以称之为谐波。

1.2.2 现有谐波标准

为了规范和治理日益严重的谐波问题, 国际电工委员会 (IEC) 已经制定了一系列标准, 用以处理电能质量问题。

(1) IEC61000 1—4提供了限制设备工频传导谐波和间谐波 (频率9 k Hz及以下) 电流发射的基本原理。

(2) IEC61000 2—1按3类设备概述主要谐波源:电力系统设备、工业负荷和民用负荷。

(3) IEC61000 2—2文中有一节论述低压公用供电系统中谐波和间谐波电压畸变兼容值。

(4) IEC61000 3—2和3—4文件包括谐波电流发射限值 (每相16 A及以下和以上输入电流的设备) 。

(5) IEC61000 3—6文件指出低压和中压电网中谐波电压的兼容值以及中压、高压和超高压电力系统中谐波电压的规划值。

(6) IEC61000 3—12文件提供了接到低压系统, 而且连接上受限的设备 (每相输入电流75 A及以下) 谐波电流发射限值。

我国在国标GB17625.1—1998《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值 (设备每相输入电流≤16 A) 》, 等效采用IEC610003—2:1995中, 规定准备接入公用低压配电系统中的电气、电子设备 (每相输入电流≤16 A) 可能产生的谐波的限值。只有经过试验证实符合该标准限值要求的设备才能接入到配电系统中。

在国标GB/T14549—1993《电能质量公用电网谐波》中, 考虑了不同谐波源叠加计算的方法, 规定了各级电网电压谐波总畸变率和用户注入电网的谐波电流容许值, 规定电压奇次谐波畸变率<4%, 偶次谐波畸变率<4%。3次谐波电流<38 A, 5次谐波电流<61 A, 7次谐波电流<43 A。

1.2.3 通用谐波指标

为了更好地分析、计算谐波值, 对于电压波形最通用的谐波指标是THD, THD为以基波分量百分数表示的谐波有效值 (r.m.s) , 即:

式中, Vn为n次谐波电压有效值;N为所考虑的最高谐波次数;V1为基波相电压有效值。

2 谐波源

非线性负载产生的谐波电流会流入电网中, 对供电系统和其他用电设备造成干扰。我们可以用图1来表示电网中谐波电流的干扰。

电网中的谐波来自于3个方面: (1) 发电电源质量不高产生谐波; (2) 输配电系统产生谐波; (3) 用电设备产生的谐波。其中用电设备产生的谐波最多。如变频器、晶闸管整流器、计算机、不间断电源 (UPS) 、节能荧光灯等。下面将举例分析一些谐波源。

2.1 晶闸管整流器

晶闸管整流器在电力机车、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用, 给电网造成了大量的谐波。

如果整流装置为单相整流电路, 在接感性负载时则含有奇次谐波电流, 其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压, 其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥6脉冲整流器, 变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器, 则还有11次及以上奇次谐波电流。经统计表明:由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%, 这是最大的谐波源。

电视机、计算机以及微波炉等设备都是单相畸变整流电器的典型实例。以计算机为例:1台个人计算机产生的主要谐波成分是3次 (72%) 、5次 (60%) 、7次 (40%) 和9次 (22.6%) 。

2.2 电弧炉

电弧炉的伏安特性类似不规则的四边形, 其大小随弧长而变。电流值主要被电缆以及变压器的阻抗所限。那些阻抗对供电电压有缓冲作用, 故使电弧负荷呈现为相对稳定的谐波电流源。而产生的谐波电流, 会经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是2～7次的谐波, 平均可达基波的8%～20%, 最大可达45%。

2.3 放电类型的电光源

荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与测量这类电光源的伏安特性, 可知其非线性十分严重, 能产生相当大的奇次谐波电流。在三相四线制系统中, 中性线上的3倍次谐波基本上是相加的, 因此3次谐波最为突出。

2.4 变频器

变频器是工业调速传动领域中应用较为广泛的设备之一, 常用于风机、水泵、电梯等设备中作为电动机的调速装置。变频器是把工频 (50 Hz) 变换成各种频率的交流电源, 以实现电机的变速运行的设备。其中控制电路完成对主电路的控制, 整流电路将交流电转换成直流电, 直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波, 逆变电路将直流电再逆变成交流电。由于变频器逆变电路的开关特性, 对其供电电源形成了一个典型的非线性负载。因此以变频器为代表的电力电子装置是公用电网中最主要的谐波源之一。

3 谐波畸变的影响

电压和电流谐波在电力系统内部的主要影响包括:

(1) 电流有效值增加, 导致配电网过载;

(2) 使发电、输电和用电设备过载、振荡, 以及电能效率降低;

(3) 电气设备绝缘老化, 从而缩短它们的使用寿命;

(4) 供电电源畸变, 引起系统或设备误动作。

谐波的经济影响包括:

(1) 设备过早老化使得在开始设计时就必须选的过大, 否则很快就需要更换设备;

(2) 配电网过载, 需要更高的功率水平, 损耗加大;

(3) 电流波形畸变会引起尖峰电流, 尖峰电流会引起误跳闸, 从而造成停产。

下面将列举分析谐波对部分系统或设备的影响。

3.1 谐波对旋转电机的影响

非正弦电压加到电机上, 如果产生的谐波畸变超过5%的限值, 电动机常常会有过热问题。同时谐波电压或电流可以使定子绕组、转子回路以及定子和转子叠片中的损耗增加。此外, 由于涡流和集肤效应, 定子和转子导线中的损耗也要比直流电阻的损耗大。

为了弄清电源波形畸变对功率损耗的影响, 文献[2]中报道了由逆变器供电的电机。当供给谐波时, 电机损耗的典型分配情况是定子绕组14.2%, 转子导条41.2%, 端部18.8%, 斜槽磁通25.8%。

虽然这个损耗分布不能再按各次谐波加以细分, 也不能应用在其他电机上。但可以看出, 大部分损耗是消耗在转子内。

3.2 谐波对静止电力设备的影响

3.2.1 输电系统

谐波电流对输电网有2种主要影响。

一种是附加功率损耗, 由电流波形有效值增加的部分产生, 即:

式中, In为n次谐波电流;Rn为此谐波频率下的系统电阻。

当非线性负荷占总负荷的30%时, 输出能力降低量大约为发电机的10%, 因此需要增大发电机的容量。

第二种影响是谐波电流在电路阻抗上产生的电压降。这种影响给“弱系统”造成的电压骚扰要比“强系统”严重。这是因为弱系统的阻抗很高但短路容量小, 而强系统的短路容量大但阻抗很低。

3.2.2 变压器

电力系统谐波对变压器的主要影响是负荷电流的谐波损耗引起的附加发热。另外一些问题包括使变压器电感和系统电容之间可能产生谐振、由于温度变化造成绕组和铁心叠片的绝缘机械应力以及铁心可能发生小振动等。

由于磁滞, 谐波电压会引起铁损。谐波使得电压的波形变得越差, 则铁损越大。谐波引起的铁损增加取决于电源电压的谐波以及变压器铁心的设计, 与THD是线性关系。

由于焦耳效应和涡流, 谐波电流增加了铜损, 其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗, 以及导体外部因漏磁通引起的杂散损耗等。

以上两方面损耗的增加减少了变压器的实际使用容量。谐波还导致变压器噪声增大。

3.3 谐波对电力系统保护的干扰

谐波能使保护继电器的动作特性畸变或降级。当存在谐波畸变时, 数字式继电器和依靠采样数据编制的算法程序特别容易出错。

电流谐波畸变也可能影响断路器和熔丝的开断能力。原因可能是过零时di/dt较大, 热磁开关的电流传感能力变化以及由于导体的集肤效应和铁耗增加而引起线圈过热, 使得额定电流和脱扣电流降低, 导致脱扣点降低。

3.4 谐波对用户设备的影响

在民用配电系统中, 非线性用电设备, 如节能荧光灯、计算机、不间断电源灯, 产生了大量的奇次谐波, 其中3次谐波的含量较多, 最大可达40%。在三相配电线路中, 相线上的3的整数倍谐波会在中性线上叠加, 使中性线上的电流值可能超过相线上的电流, 从而降低电网电压, 浪费电网的容量。

4 谐波的抑制

为了减少谐波对供电系统的影响, 最根本的思想是从产生谐波的源头抓起, 设法在谐波源附近防止谐波电流的产生, 从而降低谐波电压。

通常解决方法有2个:一个是局部重组电网结构, 分离或隔离产生谐波的设备;其二就是使用滤波设备进行治理。通常电压谐波是由电流谐波产生的, 有效地抑制电流谐波就会使电压畸变达到要求的范围。下面我们将主要讨论对滤波设备的应用。

4.1 无源滤波器 (PF)

无源滤波器的运行原理为:将LC电路与非线性负荷并列安装, 调节每次谐波进行过滤。该旁路回路吸收谐波, 从而避免谐波流入配电网。图2是典型的无源滤波器工作原理图。

通常调节无源滤波器到一个谐波次数, 接近该次数的谐波将被滤掉。如果为了有效降低多个谐波次数产生的畸变, 可以并联若干个滤波器。

滤波器的品质因数Q决定了调谐的尖锐程度。在这方面, 滤波器可以是高Q型, 也可能是低Q型。高Q滤波器用于较低次的谐波, 对某一频率 (例如5次谐波) 进行尖锐调谐, 典型数值是30～60。低Q滤波器在较宽的频率范围内都具有低阻抗, 多用来消除更高次的谐波 (例如17次以上) , 也称高通滤波器, 典型数值是0.5～5。高Q及低Q滤波器的典型电路如图3和图4所示。

4.2 有源滤波器 (APF)

常规无源滤波器的运用存在设计复杂、损耗费用大、对消除间谐波和非特征谐波能力有限等问题, 因而促使开发电力电子装置来进行谐波补偿, 这种装置通常称为有源滤波器。

有源滤波器接入电网的方式有2种:串联和并联。串联型的作用是阻止谐波电流的传送;并联型的作用是减小电网中谐波分量。

图5是典型的并联有源滤波器的工作原理图。其工作原理是:有源谐波滤波器产生的谐波补偿电流 (Iact=-Ihar) 与非线性负荷产生的谐波电流反相, 且大小相等, 从而使得线路电流Is保持为正弦波。

用有源滤波器可以补偿特殊非线性负荷的谐波, 但它不会吸收邻近设备的谐波。从供电方的角度看, 虽然对某个设备谐波消除很彻底, 但可能对系统其余部分有负面影响, 因为有源滤波器对现存的谐波没有减幅作用。随着高度可控的电力电子装置的不断增加, 特别是在用有源波形控制的分散发电中, 系统阻尼的缺乏在将来会逐渐加剧, 这是值得关注的问题。

4.3 滤波器的设计准则

为了符合所要求的谐波限制, 在设计滤波器时, 需要按下列一些步骤进行:

(1) 按照非线性负荷产生的谐波电流频谱, 将有关频率的电流注入到电网和并联滤波器组成的电路中 (图6) , 并计算各次谐波的电压。

(2) 将 (1) 的结果带入公式 (1) 中计算得到THD值。

(3) 计算滤波器元件, 即电容器、电感器和电阻器等的强度。并利用计算结果求出它们的额定值和损耗。

5 结语

谐波问题关系到供电质量, 不但需要供电部门大力关注, 同样电力用户和电器设备制造商需要引起重视。不论是采用无源滤波方法进行被动防御, 还是采用有源滤波方法进行主动性预防。总之, 治理谐波的最根本思想是从谐波的源头着手, 哪里产生, 哪里治理。一方面要严格限制谐波的发射水平, 另一方面设法提高设备自身的抗谐波干扰的能力, 改善谐波保护性能, 提高供电质量。

参考文献

[1]Jahn, H.H.and Kauferle, J.Measuring and evaluating current fluctuations of arc furnaces.IEE Conf.Publ., 1974

[2]Coates, R.and Brewer, G.L.The measurement and analysis of waveform distortion caused by a large multi-furnace arc furnace installation.IEE Conf.Publ., 1974

[3] (新西兰) 阿里拉加 (Arrillaga J.) , (新西兰) 沃森 (Watson N.R.) .林海雪, 范明天, 薛蕙, 译.电力系统谐波.第2版.北京:中国电力出版社, 2008

[4]王兆安, 黄俊.电力电子技术.第4版.北京:机械工业出版社, 2000

制粉系统综合治理方案 篇5

一、系统及设备概述：

我公司一期2×600MW机组锅炉制粉系统采用双进双出磨煤机直吹式正压系统，#

1、2锅炉制粉系统共配置12台由上海重型机器厂生产的BBD4060双进双出筒式钢球磨煤机、24台沈阳施道克电力设备有限公司生产的EG2490 型电子称重式给煤机。每台磨煤机配1个原煤仓，两台炉共设置6个钢制原煤仓。

1、磨煤机减速箱损坏；

2、磨煤机内部绞龙支撑杆断裂；

3、磨煤机联轴器损坏；逐步更换棒销式

4、磨煤机润滑油系统异常；

由于磨煤机油质不合格对磨煤机润滑油泵产生较大磨损，频繁更换油泵

5、给煤机皮带损坏；

6、给煤机内部清扫连频繁断裂；

7、原煤仓底部与给煤机入口段堵煤；

8、给煤机计量不准确；

9、制粉系统管道设备、煤粉输送管路漏泄、磨煤机内部衬板磨损大等。

二、存在的问题：

1、制粉系统各部件存在的泄漏比较严重，主要的泄漏部位包括：给煤机落煤管磨损严重防磨层失效、由于落煤管膨胀受限致落煤管与热风盒焊接位置裂纹泄漏、制粉系统各管路膨胀节磨损后产生的风粉泄漏、回粉管锁气器盖板封闭不

严泄漏、原煤仓在堵煤期间开了大量的孔洞产生的泄漏点、给煤机密封不严泄漏、磨煤机端衬板螺栓松后泄漏、混合风关断门门体密封板法兰漏风、各热风门的门轴漏风等，13.7m层下方漏出的风粉从炉前平台格栅向上飘，严重影响了13.7m平台及锅炉上方各层的文明卫生，大量积粉沉积在设备保温、电缆桥架等上部，极易造成积粉自燃。

2、磨煤机一次风门及容量风门不严及卡涩，造成出力不足和影响检修施工的情况，对磨煤机的安全稳定运行造成危害等。

3、给煤机出入口闸板门基本不能保证安措的有效落实，入口闸板门开关不到位、卡涩，出口闸板门漏风严重，每次检修时都要投入大量精力防止漏风烧损皮带，并且影响工期质量，存在较大安全隐患等。

4、磨煤机加球装置投不上，现在加钢球只能在原煤仓入口与原煤同时加装，钢球在进入给煤机时对给煤机造成危害，并且由于集中加球造成磨煤机螺旋输送器过载易断支撑棒。

5、制粉系统磨制高挥发分煤易造成制粉系统爆炸，在已发生的制粉系统爆炸事件中，对制粉系统相关设备及管道、燃烧器等造成了较大破坏，并且恢复的时间长，部分缺陷还必须遗留到停机后才能处理。

6、由于大齿轮密封罩不严、密封风机滤网堵塞、部分密封风机不能正常投运（如#3磨）、密封罩检查门长期开启等致大齿轮密封罩不能建立正压，粉尘易进入大齿轮密封罩，导致大小齿轮的非正常磨损；大齿轮罩下方储油池内的积油和积粉未及时清除（沥青质不易清理），也易致大齿轮在运行中带脏油和粉，加剧大小齿轮的磨损。

7、磨煤机高轴端联轴器易损坏：我公司磨煤机高速端联轴器在用的包括蛇形弹簧联轴器、弹性柱销齿式联轴器、西门子橡胶块式联轴器三种，其各有优缺点。其中最行使用的是蛇形弹簧联轴器，具有减振性能好、对中要求不高的优点，但其维护保养要求高，易损坏，价格高，一般寿命约2年；弹性柱销齿式联轴器（#

1、#

4、#

6、#

7、#

8、#

9、#10磨）结构简单、价格便宜、基本不用维护保养，但其对中要求高，减振效果差，使用该类联轴器的磨机（#

3、#

5、#

11、#12磨）减速机和电机的振动明显偏大；西门橡胶块式联轴器（#2磨）减振性能优秀，但成本过高，弹性件价格惊人，不能推广。目前有一种较新型的软启动联轴器，其原理类似于液力偶合器，相区别的是其偶合元件不是油而是钢球，该联轴器能够实现磨机的软启动，大幅降低电机的启动电流峰值，减少启动过程中对减速机、大小齿轮的冲击，且减振性能较好，使用寿命长（8～10年），相对价格适中，可以考虑试用1～2台。

8、文明生产工作不彻底、难度大，由于各部件的漏泄，制粉系统区域文明生产环境极差，维护单位无法有效保证每台设备的干净整洁，存在较多的卫生死角如：减速机平台、两端绞龙平台、电机平台、电机基础与筒体夹缝间、筒体下部隔音罩内、磨煤机筒体隔音罩外部、制粉系统风粉管道等。

三、整治方案

为了提高设备健康水品，保证机组安全稳定运行，改善现场文明卫生状况，结合公司的实际情况，根据整治与维护相结合的原则，特提出有针对性的整改方案如下：

1、漏泄点治理

1)查找制粉系统易磨损部位，利用停机检修期间做防磨，保证弯头、变径等部位的长周期运行，并做好相关检修记录，在使用周期到达前及时检查、及时处理或更换。

2)利用低谷或定修期更换给煤机下煤管上的2只橡胶圈密封承插膨胀节、磨机至分离器热接管上的橡胶圈密封承插膨胀节为不锈钢金属波纹膨胀节，金属波纹膨胀节能够确保下煤管和磨机至分离器热接管的膨胀补偿，解决因膨胀受限所引起的焊口裂纹泄漏问题，同时该膨胀节具有很好的密封性，寿命长。

3)定期收紧或更换磨煤机热风盒螺旋输送器轴封盘根，消除漏风。

4)定期检查磨煤机入口斜坡衬板磨损情况，根据实际情况及时更换斜坡衬板，保证设备稳定运行。

5)定检工作期间合理安排磨煤机筒体端衬板检查，紧固磨煤机筒体端衬板坚固螺栓，防止端衬板坚固螺栓松脱漏粉。

6)检查粉管各部膨胀节实际情况，及时更换磨损严重的膨胀节。

7)根据给煤机说明书合理调整给煤机内部密封风，保证给煤机内部对磨煤机微正压运行，防止给煤机内返粉、返热风。

8)原煤仓及旋转煤斗各部密封点加强检查，及时处理原煤仓及旋转煤斗的泄漏点。

2、磨煤机系统隔绝风门内外部漏泄比较严重。目前优先处理外部泄漏问题，外部漏点主要是风门方形密封板与门体联接法兰密封垫损坏后形成，可以利用停磨定检的机会将漏点位置实施密封焊接，根治外漏。隔绝风门的内漏需在机组小修时进行处理，包括两个方面的内容，一是更换密封盘根，二是对门的推进结构进行改进解决开关易卡涩的问题，初步考虑门板加装滚轮或吊轮的方案，目前正与厂家讨论实施方案。

3、给煤机上下闸板门自投产来一直没有很好的投入使用，上下口闸板门关闭不严，为给煤机检修隔离或皮带秤校验隔离带来了较大的困难。给煤机下闸板门关闭不严，易致给煤机内返粉返热风，曾多次烧损皮带。目前较成熟的方案是汨罗金成管道阀门有限公司提供的改造方案，将给煤机上闸板门改造为气动棒闸阀，该阀门能够较好的封闭原煤仓的原煤；将给煤机出口闸板门改造为气动插板门，该阀门密封结构特殊，能够有效地防止门腔内积煤，不会发生卡涩现象，同时阀门的内密封效果很好。目前这一改造方案已在益阳电厂600MW机组实施，效果良好。目前已与金成公司达成试用协议，拟在#1机小修期间对#5磨的上下煤闸阀进行改造，设备由金成公司免费提供。

4、#2炉#12磨煤机加球装置已在2011年机组小修期间进行了改造，运行情况非常理想。2012年计划对其余11台磨蒌机进行相同的改造，该项目已申报为2012年技改项目，目前#1机组6台磨的立项工作已完成，将在2012年的小修中实施。

5、我厂锅炉原设计煤种为贫煤，制粉系统上并未设置防爆门。但因我公司进行微油点火改造后，制粉系统底层磨煤机在点火时燃用高挥发份的烟煤，同时为拓宽煤源、改善锅炉燃烧工况、提高机组经济性，公司陆续购进了多批次的优质烟煤和褐煤，目前公司燃煤结构中高挥发分煤占到了70%左右。在使用高挥发份烟煤、褐煤的过程中出现了多次的制粉系统爆炸事故，对制粉系统设备造成了不同程度的损坏，如分离器变形、粉管变形、膨胀节损坏、圆风门损坏、燃烧器损坏等。

为保证制粉系统在磨制高挥发分煤种时不致发生爆炸等危险，必须严格控制

磨煤机入磨风温及出口温度，因而对磨煤机的入磨风温调节提出了较高的要求，原DN1200热风配DN500冷风的配比不能够满足磨煤机入磨风温调节的要求。因此，在制粉系统加装合适的防爆门，及对冷一次风管道阀门进行扩容对制粉系统磨制褐煤、烟煤类高挥发分煤的安全性非常必要的。

超导永磁预紧防爆门可根据需要设定额定动作压力，并可采用专用测试工具实现试验台或现场的测试和调整。采用垂直面密封技术，既解决了泄漏问题又可防止密封需要的预紧力影响额定动作压力。在防爆门动作后可自动复位，勿需人工干预，还可防止空气进入系统引起二次爆燃。目前#3磨煤机已加装了2只防爆门，其余10只防爆门预定于2011年12月20日到货，计划分别安装于#

1、#

5、#

7、#

9、#11磨，单台磨加装2只防爆门，大约需时24小时。

对于其它几套未加装普兰德防爆门的制粉系统，拟在各粉管原吹扫风门位置加装爆破片组件，即拆除原吹扫风门及门前（吹扫风端）管道，利用门后（粉管端）法兰加装1只爆破片组件，并在其引出管上加装不锈钢阻火网。在制粉系统磨制高挥发分煤发生爆炸时，爆破片会首先破裂，喷出物在阻火网的作用下可以快速冷却，防止损坏周围设备。4只爆破片的泄爆面积约0.58m2，可以有效地保护燃烧器。爆破片组件需向专业厂家采购。

计划将#

1、2炉#

1、#

3、#

5、#

7、#

9、#11共6台磨各磨的冷一次风管路及阀门由DN500增大为DN600，更换冷一次风门（电动调节圆风门）、管道、管道膨胀节等，目前设备均已到货，对#1机组的改造将在2012年的小修中进行。

规范制粉系中的惰化蒸汽系统，在惰化蒸汽系统各疏水点加装自动疏水器和手动疏水旁路，确保惰化蒸汽系统能够随时备用。

6、磨煤机大齿轮的养护是非常重要的日常工作，在日常定检工作安排中应当做到磨煤机大齿轮密封风机周期性检查、定时清理大齿轮密封风机滤网、及时更换大齿轮保护罩密封毛毡、定期清理磨煤机大齿轮底部接油槽内部的积油和积粉。目前公司大齿轮喷油的油品为第一代的沥青基开式齿轮油，性能不好且不易清理，不环保，属淘汰产品，目前电力系统和矿山建材行业的开式齿轮润滑普遍采用第二代石墨基润滑脂和第三代全油型开式齿轮油，专业已完成调研和方案编写，计划选择油品进行试验。

7、磨煤机合适料位控制非常重要，料位过低会影响衬板和钢球的使用寿命，同时造成磨煤电耗上升，磨煤机储粉量不足等问题；料位过高煤粉会从热风盒密封面喷出，一方面污染环境，给现场文明生产带来难度，另一方面喷出的煤粉正好对着磨煤机大瓦密封毛毡，煤粉进入大瓦内部，会损坏大瓦钨金表面的接触点，破坏磨煤机润滑油油质，增加安全隐患、增大检修工作量。对此一是要运行人员要及时调整给煤量，维持磨机合适的料位，二是加强磨煤机料位计维护和检修，确保料位计的准确性。

8、磨煤机大瓦轴承箱两侧密封采用的是毛毡密封，由于长时间运行，毛毡与主轴间产生一定的间隙，就造成煤粉可以从密封面进入大瓦轴承箱内部。在日常工作中应当及时检查，定期更换密封毛毡，保证主轴承箱的密封性。

9、制粉系统的圆风门经常发生卡涩的问题，给运行的操作控制造成较大的影响，其主要原因是圆风门的结构不合理。现使用的圆风门门轴上使用的是普通钢套滑动轴承，无密封易进灰，热态下极易卡涩，动作力矩大。拟将圆风门门轴加长，设置外置轴承座，配装滚动轴承，需联系生产厂家试制后试用，如效果明显则逐步推广。

10、及时检查风粉管道的支吊架情况，对存有缺陷的支吊架及时检修，防止支吊架脱落、变形损坏制粉系统管道。

四、施工组织

1、及时处理运行设备的漏泄点，不能及时停磨的缺陷要采取必要的临时措施，以保证现场工作的安全稳定以及环境卫生。

2、根据负荷情况有计划地组织逐台磨煤机检修，在检修前全面检查磨煤机存在的缺陷及隐患，要做到做一条消一条，杜绝重复消缺。

3、制粉系统自基建以来存在的部分问题，需在今后的大小修工作中或停机备用期间及时处理。

4、逐台磨煤机清理死角卫生，做到物见本色。

系统治理 篇6

【关键词】变电系统；谐波；危害；问题；治理；分析

0.前言

为了适应电力事业的发展，便于管理，电网中的各项设备也逐渐增多。良好的电力供应系统，其提供的电压具有正弦波形，但是电网在实际的运行中会受到某些因素的干扰，出现波形偏离的状况，该现象即为谐波。其出现的根本原因与电网的发展有紧密的联系。现代电网中设置了较多的非线性阻抗特性的电气设备，在供电运行时，即造成了谐波的出现。现代我国工业用电中的谐波一般为50赫兹，而供电系统中的谐波一般是指高次谐波，其会直接引起供电系统的电力或者电力波形出现异常变化，降低供电质量。

1.变电系统谐波的概况

现代电网系统的不断发展，对电网管理也有了更多更高的要求，电子技术的发展，研制出了各种电子设备，有效的提高了电能的利用率，但是该类电力电子设备中也包括直流输电用的换流器、电弧炼钢炉、变频器、可控硅整流设备、调压设备等。上述设备均为非线性负荷型的设备，其会直接导致电压或者电流的波形出现异常变化，即为谐波。电网会受到该类谐波的干扰，因此上述设备则是谐波源。谐波污染的范围随着非线性负荷型设备的广泛使用而广泛的存在于电网中，影响了电网的整体运行性能。因此对其进行研究，并探索治理措施是十分有必要的[1]。

2.谐波的危害

电力谐波的危害主要表现在以下几个方面：①谐波能够影响继电保护装置的判断，影响到其正常工作，甚至导致自动装置的拒动或者误动，降低电力系统运行的安全性；②变压器、旋转电机或者其他设备也会受到谐波的影响，增加该类设备的附加损耗，设备运行时温度会升高，而出现绝缘迅速老化现象，减少设备的使用寿命；③谐波能够利用电容调和及电磁感应对于其周围的通讯设备产生干扰，使之无法正常通信；④在电力系统中常用的感应式电能表会由于谐波的影响，计量的准确度降低，加深误差程度；⑤谐波会导致某些新型的设备无法正常运行，而阻碍先进技术的推广应用。

3.谐波治理措施

电网的发展，为了对电网进行更好的管理，各项电子设备的数量不断提高，其带来的谐污染也逐渐严重。现代对于谐波的治理一般使用两种措施，一种是主动方式，即选择脉冲调制方法，包括宽脉冲调制 PwM，正弦脉冲调等，并配合电力电子设备的关断特性，将电子装置进行适当改良，优化性能，减少或者消除该类设备在运行的过程中出现的谐波。另外一种是被动方式，即在电网中添加补偿装置，该类装置的作用在于其能够将谐波吸收，或者对于的传播起到限制作用，且具有适用性强的特点。由于电子装置在完成工作任务的过程中，其本身的性能已经被限定，对其进行改造的空间较小，现代常用是方式即为被动型方式，将其中加入谐波补偿装置，因此对其的研究时十分有必要的。在进行谐波补偿时需要使用的滤波器根据类型的不同，又可以分为无源交流滤波和有源交流滤波器，具体内容如下：

3.1无源交流滤波

3.1.1无源滤波器由电容器概况

无源滤波器的主要构成部分包括电容器、电抗器及由电阻构成的谐振装置，其优点在于结构较为简单，可靠性强，日常维护是也较为便捷。其与产生谐波的设备进行并联，一般造成谐波污染的设备并不单一，滤波装置中需要包括数量不等的单调谐滤波器和高通滤波器，其中一组单调滤波器的谐振频率即能够治理一种相应的谐波频率，合理选择滤波装置的各项参数达到治理谐波的效果[2]。

3.1.2无源交流滤波参数选择原则

在无源交流滤波使用的过程中需要合理设置相关参数，保障其治理谐波的效果，主要遵循以下几个原则：①避免无源滤波器与系统连接后出现串联谐振；②应保障装置与谐波源不会产生并联谐振；③录播组需要具有较强的无功补偿容量；④如果电源频率出现波动，但是保持在一定范围内，滤波器依然可以保持正常的运行。

3.2有源交流滤波器

3.2.1有源交流滤波器概况

以往在谐波补偿装置的使用上，一般应用无源滤波器，但是因为无源滤波器存在较多固有缺陷，如体积较大，滤波效果也不甚理想，而现代科技的发展，有源电力滤波器的出现，为谐波的治理提供了新的思路，在现代电网中得到了较多的应用与发展。电力有源滤波器能够有效的进行谐波的动态抑制，并能够实施无功补偿。其由电力电子元件构成，其利用谐波及无功能够迅速的对谐波进行实时测量，掌握谐波的变化动态，并及时进行跟踪补偿，还可以电力技术实施实时补偿[3]。能够有效地治理谐波污染，相较无源滤波器，其效果更好，且不容易受到系统阻抗的干扰，但是其也存在一些固有的缺陷和不足之处，包括投入成本较高、单一设备的补偿容量较低、高次谐波的治理效果不佳等。

3.2.2有源交流滤波器基本原理及分类

有源滤波器的基本工作原理是，先对无功补偿的对象进行全面的检测，包括电流及电压等，通过谐波和无功电流检测电路后，计算得出补偿电流的指令信号。补偿电流出现的线路会将该指令信号放大，因此获得补偿电流，其可以有效的抵消负载电流中需要补偿的谐波及无功等电流，从而获得理想的电源电流。根据其各种不同性质，有源滤波器基本可以分为电压型有源交流滤波器利电流型有源交流滤波器；而根据实施无功补偿对象的不同，又可以分为并联型有源交流滤波器及串联型有源交流滤波器，其中并联型有源交流滤波器的应用较为广泛[4]。

3.2.3快速发展的原因

有源滤波在现代电力事业中的应用逐步扩大，其能够得到迅速发展的原因包括以下两点：①瞬时无功功率理论。瞬时无功功率理论的出现，三相系统中对于畸变电流进行实时检测，需以瞬时无功功率理论作为其理论依据；②大功率可关断器件。现代科学技术的进步，使得大功率可关断器件得到了较为深入的研究，其应用也逐渐广泛，其种类较为丰富，包括大功率门极可关断晶闸管、场控晶闸管、绝缘栅双极晶体管等，其能够促使逆变器产生的电压或者电流功率更大。

3.3发展趋势

现代电网的发展，对于谐波治理的要求更高，但是新型的电力有源滤波器存在一定的缺陷，包括经济成本投入较大、单机的补偿容量有效等，因此可以将电力有源滤波器与无源滤波器有机结合，发挥出二者各自的优势，进行谐波的治理。在治理的过程中，二者的作用也有所区别，无源电力滤波器的主要作用是滤除谐波电流，有源滤波器的作用则是强化谐波滤除的效果，并避免出现串联谐振的问题。该系统相较两种单独的滤波装置，很好的弥补了其不足之处，成为今后谐波治理的有效方式及发展趋势。

4.总结

现代电网的发展给人们的生活带来了方便，也促进了社会经济的发展。各项设备的出现及应用也为电网的管理及运行提供了可靠的保障。但是在另一方面，其也带来了许多问题，其中电力谐波即为比较严重的问题，其直接的影响到供电质量，因此需要对电力谐波采取措施进行治理。本文仅从一般的角度分析了谐波的基本情况及危害，并提出了几点治理意见，在电网的实际管理中，还需要管理人员全面掌握电网的构成、特点、规模、所设置的设备等，探索出适合实际情况的治理措施，提高供电质量、用电的安全性及稳定性，保障人们的生活质量，促进社会的发展。 [科]

【参考文献】

[1]黄虬，蒋李洋，庄浩俊，周文俊.电力系统谐波污染危害及综合治理[J].科技资讯，2009（29）：248.

[2]刘自清.试论电力系统的谐波及其抑制措施[J].黑龙江科技信息，2010（34）：11.

[3]逯少森.胜利油田电网谐波现状调查分析与治理[J].胜利油田职工大学学报，2009，23（01）：77-78.

石灰石破碎系统粉尘治理 篇7

1 工艺流程和系统配置

PCF2018单段锤式破碎机:最大进料粒度1 000mm, 出料粒度≤25mm占90%, 处理能力450t/h, 电动机功率710k W, 转子规格Φ2 020mm×1 800mm;LPM5B310气箱脉冲袋除尘器:处理风量22 300m3/h。石灰石破碎系统工艺流程见图1。

2 袋除尘器风量核算

不可逆锤式破碎机转子和锤头快速旋转使转子处形成较高的负压, 吸入大量的空气。破碎机进料口处于负压状态, 破碎机出料口处于正压状态。除尘器的大部分风量来自破碎机的出口风量。

破碎机风量Q=1.25NKB2WR式中:

Q———转子运转时产生的风量, m3/h;

N———转子个数, 1个;

K———风量系数, 锤式破碎机取6.4;

B———转子直径, 2.02m;

W———转子有效宽度, 1.8m;

R———转子转速, 315r/min。

计算得Q=18 509m3/h。考虑1.2的富余系数, 实际需要选型风量为22 210m3/h。选取的气箱脉冲袋除尘器风量为22 300m3/h, 配套风机风量为23 595m3/h。因此, 除尘器处理风量能够满足收尘的要求。

3 破碎车间冒灰原因分析

1) 唐山地区石灰石水分较低 (含水率0.5%) 、脆性较大, 破碎之后经过筛分, 细粉含量较大。

2) 石灰石破碎机出口落料点到皮带机带面的高度为3.2m (见图2) , 石灰石未经缓冲直接高速下落, 冲击皮带机带面, 造成廊道里尘土飞扬。

3) 由于安装公司安装时皮带机挡皮密封不严, 特别是挡皮交接处缝隙较大, 皮带机导料槽漏风比较严重, 粉尘由缝隙处冒出。运行过程中皮带机跑偏, 造成挡皮从皮带机带面卷出, 加重了漏风程度。

4) 虽然通过计算处理风量能够满足石灰石收尘的要求, 但是收尘点离石灰石落料点的距离较远 (为4.31m) 。

4 解决办法

1) 在石灰石卸料坑的上部增加8个雾化喷水装置, 降低扬尘含量。但是增加喷水之后细颗粒黏度大, 粘到皮带机带面上, 由于皮带机没有清扫装置, 皮带机头轮下部附近地面积灰严重, 经常漫过带面粘到皮带机头轮上, 造成皮带机带面两侧受力不均, 皮带机跑偏。为此, 在皮带机头轮下部地板积灰处增加一个非标溜子, 将粘到皮带机带面上的细颗粒经过溜子直接进入到下一个皮带机上 (见图3) 。通过此项改造大大降低了粉尘含量, 同时保证了系统的正常运行。

2) 在石灰石破碎机与皮带机连接的非标溜子内部增加2块垫板 (采用16Mn钢板制作1 200mm×1 000mm×10mm) , 依靠石灰石在垫板上的积料降低石灰石的下落速度, 减轻对皮带的冲击, 降低粉尘浓度。2块垫板要上下错开放置并垂直于皮带机运行的方向 (见图4) , 使物料能够在皮带机宽度方向上均匀分布, 防止物料落在一侧, 使皮带机两侧受力不均造成皮带机跑偏。

3) 在皮带机导料槽的两端增加挡皮, 减少皮带机两端的漏风, 并用铁丝连接皮带机两侧挡皮, 最大限度缩小设备运行时挡皮连接处的缝隙, 避免运行过程中皮带机跑偏, 造成挡皮从皮带机带面卷出, 减少漏风。

4) 对石灰石的收尘风管进行更改, 缩短收尘点到落料点的距离。同时在收尘风管的设计上增大收尘风管最前端的横截面积降低收尘风速, 目的是减少粉尘进入除尘器的量, 减轻袋除尘器的压力。石灰石破碎系统收尘风管改造后工艺布置见图5。

5) 考虑到破碎机运行过程中产生的正压, 为使石灰石落料点处于负压状态, 把除尘器配套风机更换, 更换后风机风量为22 618m3/h, 风机风压由原来的2 895Pa提高到4 709Pa。

5 结束语

石灰石破碎系统粉尘治理 篇8

1 系统配置

(1)破碎机:HAZEMAG双转子锤式破碎机,型号:HDS2000×2520,生产能力:1600t/h,电机功率:2×900kW,转子转速:315r/min,最大进料粒度:1000mm×1200mm×1500mm,出料粒度:90%<75mm。

(2)破碎机收尘器:气箱式脉冲袋收尘器,型号:LPF-8/16/7,处理风量:64000m3/h。

(3)转运点收尘器:气箱式脉冲袋收尘器,型号:LPF-4/8/5,处理风量:9000m3/h。

2 收尘器能力校核

2.1 破碎机收尘器

锤式破碎机主轴转速较高,破碎机在运转过程中产生“风扇效应”,在机壳内形成较高的气压,向出料口方向鼓出,收尘器的大部分收尘风量来源于此。

破碎机转子产生风量计算:

式中:Q——转子运转时产生的风量

——转子个数,个

K——风量系数,对于锤式破碎机为6.4

B——转子直径,2m

W——转子有效宽度,2.52m

R——转子转速,315r/min

考虑到1.2的备用系数,收尘器的收尘风量应为62899m3/h;实际收尘器处理风量为64000m3/h,满足破碎机收尘风量的要求。

2.2 转运站收尘器

转运站收尘器为单个收尘点,根据以往经验,9000m3/h的收尘风量能满足转运点收尘的要求。

3 冒灰原因分析

既然两个收尘器的收尘风量都能满足各点收尘的需要,系统冒灰必然有其他原因:

(1)石灰石来源为白垩且干燥(含水率0.1%),脆性较大,在破碎过程中易产生大量的细粉,通过现场观察,经过破碎后的石灰石中细粉含量大约为15%~20%。

(2)石灰石从破碎机下料口直接落到胶带输送机上,此段落差约为3800mm,石灰石下落冲击速度大,导

致车间内粉尘飞扬。

(3)虽然收尘器的收尘风量能满足理论计算的要求,但是由于收尘管的进风口位置离破碎机下料溜子的尾部较远,约为8500mm左右,收尘器不能及时把破碎机产生的全部高速含尘气体抽走,使其从板喂机的漏料溜子处向破碎车间扩散,导致车间内粉尘飞扬(见图2)。

(4)破碎车间收尘器收尘风管离短皮带出料口较近,此处由于阻力较小,大量的风从短皮带流入到收尘风管,造成收尘风管短路,收尘器无法有效收尘(见图2)。

(5)长皮带转运点处由于落差较大,下料点与落料点之间的距离为9000mm左右,高速下落的石灰石在导料槽处产生较大的正压,致使收尘器无法及时把含尘气体收走,使其从导料槽尾部及侧面溢出(见图3)。

4 治理措施

方案1:在卸车坑处或皮带上增加喷水装置,增加石灰石的含水量,从而降低破碎过程中粉尘的浓度。

方案2:根据粉尘产生机理,修改相应的溜子或设备,达到降低粉尘的要求。

由于石灰石破碎车间位于矿山,距离水泵房直线距离大约为1300m左右,输水管线的铺设工作量大,投资费用相应增加;另外,由于破碎车间生产能力较大,需要喷水装置,但如果喷水不当,粉尘水分增加,容易造成收尘器糊袋。因此我们采用第二种方案,并在石灰石破碎机修理的这段时间对系统进行了整改。

4.1 破碎车间粉尘治理

(1)在板喂机漏料溜子处各增加一个单层锁风翻板阀,以阻挡粉尘通过此处向破碎车间扩散(见图4)。

(2)在短皮带出料口处增加挡风皮,挡风皮用废皮带做成,以防止风从短皮带卸料口处进入收尘风管,造成收尘风管短路,影响破碎机下料溜子的正常收尘(见图4)。

4.2 转运站处粉尘治理

(1)在卸料长溜子处增加挡板,依靠石灰石在挡板处形成的堆积料,减小石灰石下料速度,减小落料点处正压,使收尘器能够及时把粉尘收走。挡板每间隔1200mm布置(见图5)。

(2)石灰石通过量校核

式中:Q——石灰石通过量

S——物料通过口面积,宽400mm,长1308mm

V——物料流速,1m/s

R——物料密度,1.2t/m3

改造后下料口通过能力为2260t/h,大于1600t/h,能满足卸料要求。

5 效果

通信电源系统谐波治理方案 篇9

1 案例分析

某通信电源系统由两路10k V的高压工频交流电供电, 电源系统为高低压电源系统, 还配有一台400k W的发电机作为备用电源, 无功补偿方式采用低压侧集中补偿, 具体结构如图1所示:

为了实现不间断供电, 系统采用了两套容量为120k VA的交流不间断电源, 电源设置为并联冗杂1+1方式, 主要电能来源是独立断路器。交流不间断电源当中, 交流电输入端、交流旁路以及维修旁路三者是并联的, 而且使用的同一个开关。一般情况下, 两套交流不间断电源是并联在一起的, 运行时两者同时开启, 负载是平均分担的, 如果工频交流电停止供应而发电机还没有开启进行发电时, 就由电源的备用电池暂时进行供电。如果其中一套交流不间断电源系统出现了问题, 那么负载将全部转移到另外一套交流不间断电源系统;如果两套系统同时出现了问题, 那么旁路系统会将负载直接转移到工频交流电电路, 让工频交流电直接供电[1]。

原本该通信电源系统的两套交流不间断电源系统是使用的不同的工频交流电路, 系统运转正常, 而后两套系统因为系统调整改为使用同一路工频交流电运行, 使得电容器电流过大, 过了一段时间后, 电容器被烧坏。

2 谐波的危害性

在通信电源系统当中, 电源是有额定电压的, 所以电源电压的设置一定要参考电源的额定电压。通常情况下, 通信电源系统的电源电压频率一直是比较稳定的, 不会在电源系统运转过程中产生变化。但是由于谐波的出现, 通信电源系统的电源电压受到了很大的影响。谐波不仅改变了交流电压的幅值, 还改变了交流电压的频率, 使得原来稳定的交流电压曲线有很大的波动, 整个通信电源系统的运转就会变得极为不稳定, 对通信系统的供电效果也会有较大的影响。谐波对通信电源系统的具体影响主要有以下几个方面:

(1) 影响变压器的正常运转。谐波出现以后, 谐波在电路中产生的电流会对通信电源系统中的变压器造成影响, 具体表现为变压器的漏磁现象;

(2) 谐波降低了通信电源系统的运行效率, 提高了通信电源系统运行所产生的损耗, 浪费了大量的电能, 增加了通信系统的运行成本;

(3) 影响通信质量。谐波的产生附带有磁场产生, 而磁场的产生会影响到周围的通信传输信号, 所以会严重影响通信系统的通信质量;

(4) 对电容器造成损坏。一般供电线路上都存在有无功补偿, 而无功补偿通常是需要用到电容器的。如果产生了谐波, 电容器将遭到较为严重的损坏。具体表现在:通过电容器的电流过大、电容器两端电压过高使得电容器本身的温度迅速升高, 烧坏电路等[2]。

3 谐波治理方案

3.1 滤波移相法

3.1.1 工作原理

各个并联的交流不间断电源部分都会平均分配电流, 并联的各个整流器所获得的电流幅值大小相同。在这个并联电路当中加入自耦变压器, 会使得整流器上获得的电流发生变化, 整流器产生的谐波电流也会发生重组。

3.1.2 实施办法

首先切断其中一个交流不间断电源系统, 使另一个不间断供电系统承担全部负荷, 然后将移相器以串联的方式接入停止运行的电源系统当中, 再将其开启, 恢复两者共同运转的状态[3]。

3.1.3 优缺点分析

优点:并联的交流不间断电源单元数越多, 输入电流谐波畸变率就越低;成本比较低。

缺点:由于输入电流谐波畸变率与并联的交流不间断电源单元数有关, 如果并联电路中的一个单元发生故障而停止运行, 那么输入电流谐波畸变率也会随之上升, 如果多个发生故障, 那么输入电流谐波畸变率会大大增加;并联的交流不间断电源单元必须容量相同。

3.2 无缘滤波处理法

3.2.1 工作原理

通过LC元件在某频率下的阻抗设置得很低, 在此频率下的谐波电流在通过这些元件时会产生分流效果, 部分谐波电流会被引入旁路通道, 从而降低谐波对通信电源系统的影响。

3.2.2 实施办法

在每台整流器前面加装无源滤波器对谐波进行处理。

3.2.3 优缺点分析

优点:成本较低、处理效率高、处理方法简单、无源滤波器维护比较方便;对谐波处理的效果比较明显;可以减少功率损耗, 提高功率因素。

缺点:无源滤波法只能处理固定次数的谐波, 而且处理的谐波范围比较小, 处理能力有限;滤波的效果与电网参数有关, 而电网参数在系统运行过程中是频繁变化的, 所以滤波效果会不稳定[4]。

3.3 有源滤波处理法

3.3.1 工作原理

使用电流检测装置检测直流电路上的电流, 然后将检测到的电流数据进行谐波分离, 将其中的谐波部分提取出来作为参考, 使其与三角波进行比较, 得到开关信号, 将这个信号反向接到单向桥, 便可以得到和直流电路当中谐波信号大小一致、方向相反的谐波电流, 两种大小一致、方向相反的谐波电流在直流电路中相遇, 则会发生相互抵消。

3.3.2 实施办法

在正常运行时, 高压工频交流电路上只有一套交流不间断电源系统, 所以该系统则是谐波的主要来源。而当系统调整以后, 两套系统共用一条工频交流电路产生的谐波含量与原有一套系统所产生的谐波含量相差不大, 所以暂时没有出现太大问题。在进行谐波治理时, 也只针对一套系统所产生的谐波含量, 然后使用有源滤波器对测试数据进行滤波处理。

3.3.3 优缺点分析

优点:谐波治理效果明显, 且不会发生谐振危险;性能稳定, 不受系统运转影响;动态处理谐波, 治理范围比较广;反应比较快, 准确度高;自我保护功能强;占用体积小, 质量较轻。

缺点:与前面两种方法相比, 成本比较高, 特别是在交流无间断电源系统的运行功率比较大时, 滤波处理的成本更高;有源滤波器在进行滤波处理时, 本身会产生一定的损耗, 增加了系统运行成本。

4 结语

目前的通信电源系统会需要用到许多整流设备, 而整流设备在运行过程中会产生谐波。谐波的产生会提高通信电源系统的损耗, 降低通信电源系统的运行效率, 所以要及时采取措施来治理谐波。当前常用的治理方法有滤波移相法、无缘滤波法以及有源滤波法, 每种方法都有其优势和弊端, 要结合实际情况合理选择治理方法, 降低系统运行损耗, 提高通信电源系统的运行效益。

参考文献

[1]郭晓蓓, 庞振海.谐波治理技术在通信类企业的应用浅析[J].电源技术, 2013, 37 (3) :461-464.

[2]梁建军.解析通信电源系统的谐波抑制和治理[J].中国新通信, 2014, 16 (6) :27.

[3]宋福峰.浅谈绿色通信电源保障措施之谐波治理[J].通信电源技术, 2010, 27 (3) :56-58.

电力系统谐波检测与治理 篇10

1 谐波危害

1.1 谐波对供配电线路产生的危害

电力系统中存在的谐波能使电网的电流与电压发生变化。例如:引起荧光灯、计算机和调光灯等相关设备的负载。民用配电系统中的中性线会产生大量的奇次谐波,其中,3次谐波的含量高达40 %。在三相配电线路中,相线上3的整数倍谐波在中性线上会产生叠加,导致中性线上的电流值存在超过相线上电流的可能[1]。此外,相同频率的谐波电流与谐波电压也会产生同次谐波的有功功率以及无功功率,从而导致电网电压降低,浪费电网容量。

1.2 谐波对电力设备的危害

(1)电容器的谐波危害。

当谐波作用于电网时,电容器两端电压增加,此时电容中的电流随之增强,造成电容器的功率损耗增加[2]。例如,膜纸介质电容的谐波损耗功率为0,而谐波损耗为其功率的1.5倍。当谐波量较大并超过电容的最大允许量时,电流所造成的损耗则高于功率的1.5倍,电容温度也会增高,而电容的绝缘介质将加速老化。特别将电容器放进原本就已产生形变的电网中时,还会造成谐波的扩大。此外,因谐波的存在,电压也会产生较大波动,时而产生尖顶波形,这种波形通常会导致局部放电,进而使温度升高造成绝缘介质加速老化,电容寿命大幅下降。

(2)对电缆的危害。

电缆的电阻、系统母线以及线路感抗与系统是串联的,提高功率因数所使用的线路容抗与电容器和系统并联,在一定数值的电容与电感皆有发生谐振的可能。另外,由于谐波次数上升的频率较高,同时电缆导体的截面面积越大,趋肤效应则越明显,进而使得导体的交流电阻增大,导致电缆允许通过的电流变小。

(3)对低压开关设备的危害。

对于配电用断路器而言,热磁型的断路器由于导体的铁耗增加引起发热,会使脱扣电流与额定电流降低。全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增加而导致发热,同时会使脱扣困难,主要原因是由于涡流与对电磁铁的影响,而且谐波的次数越高,影响越大。电子型的断路器,谐波的出现也将使其额定电流降低,尤其是检测峰值的电子断路器,其额定电流降低的更多。因此,对于上述3种配电断路器均可能由于谐波的存在而产生误动作。

2 检测谐波的方法

2.1 造价相对高昂的模拟电路检测法

该检测方法在国内被广泛地应用,但缺点是造价较高,且对频率及温度的反应较为敏感,容易造成较大误差,其误差将对质量产生影响。近年来正在进行研究的人工神经网络相对于模拟电路虽有较大优势,但其硬件实现仍存在困难。

2.2 比较常用的傅里叶变换

根据国内电力系统谐波现状的分析比较,现阶段主要采用傅里叶转换方法进行检测,该方法主要适用于数字领域。缺点是进行采样的信号长度具有一定限制,会导致对无限长度的信号无法进行采样。

2.3 广泛应用的小波变换检测

小波变换法相对于以上两种方法应用的更为广泛,其是在语音识别与合成、信号分析、图像处理与分析以及自动控制等领域均得到了应用。该方法根据谐波的特点,制定了多种检测的方式,小波变换弥补了上述提到的傅里叶变化无法检测小波变换的不足,该方法可通过对谐波进行离散采样,然后利用小波变换的特点对采集到的数字信号进行处理,以确保实验检测的精准度。小波变换的优势明显,可实现自动调焦的功能,同时也可避免微小波动所带来的影响,还可追踪一些较为复杂的信号。因此,小波变换检测在应用领域得到了广泛认可。

3 电力系统中谐波的治理方法

供电企业对电力系统谐波的处理刻不容缓。治理好谐波不仅能抑制和治理谐波污染,还可提高企业的供电质量[3]。通常电网谐波来自3个方面:(1)输送电力的系统产生谐波。(2)发电源质量低产生谐波。(3)用电设备产生的谐波。在这3者中,用电设备产生的谐波较多。谐波需要一个综合的治理过程,首先需要在源头抓起,注重加强设备管理,以防谐波的出现;其次需要各方提高对谐波危害的认识,要积极进行谐波的治理,以防止产生灾害。

3.1 谐波的治理需从提高电能质量抓起

一方面要完善对现阶段已有谐波源用户设备了解,加强谐波治理的宣传工作,使用户主动进行整治。对于不合格者,应限期整治,对于未按时完成整治的则停止供电。对于新建或扩容的非线性用户在申请用电以及进行规划设计时,要求其相关设备必须按照用电管理部门的相关规定进行配备,务必达到相关设备的参数要求和运行特点。在用户接电使用前,需保证消谐波装置达到使用标准,并经检测后才可进行供电。另外要选择合理的变压器、电动机和电抗器等相关设备,保证其接近满负荷运行,尽可能使感应电动机同步运行、限制用电设备空载运行,使得电动机软启动而非直接启动,且要使电抗器不饱和运行,在源头上防止谐波的产生并进行及时处理。

3.2 加装设备有效抑制和治理谐波污染

(1)采用无源、有源滤波装置,充分抑制非线性负载产生的谐波,消除由此而产生的谐波污染。无源滤波器是利用电感、电容谐振的相关原理进行“吸收”及“阻止”谐波,限制谐波进入公用电网,以确保低水平的电压畸变率。按照接线的方式无源滤波器可分为并联滤波、串联滤波以及低通滤波。并联滤波既能滤除多次谐波,又可对系统进行无功补偿。串联接入的滤波器主要是滤除3 N次谐波,又称为零序性质的谐波。低通滤波器主要是治理高次谐波。在电源接入端测量出存在谐波污染时,可安装阻波线圈拒绝其产生,在有限制的情况下可使用并联电容器的方法将谐波揽入“怀中”,防止其扩散产生威胁。有源滤波器的本质是一个功率较大的谐波产生器,会通过谐波采样装置将其源头发出的谐波进行采集,随后完整地将其进行复制,再将相关谐波反方向接入到谐波源头的入网点,用以产生与原谐波方向相反、大小相等的谐波,起到与原谐波相互抵消的作用。该大功率谐波器产生的谐波会跟随污染源的变化而相应变化,其接入方式也有串联有源滤波器和并联有源滤波器之分,是一种新型的滤波装置,功耗、费用较高,但效果较好。

(2)利用无功补偿进行谐波的治理,主要有集中和就地无功补偿两种。并联电容器组虽能有效的调节波动电压以及提高功率因数,但在某些情况下,当参数不符合条件时,会产生谐波放大作用,必须进行避免。改变与电容器串联的阻流电抗器参数、减少补偿电容器投入数量或增加补偿网络以及将电容器组的某一支路改变成滤波器等等,均可有效消除并联电容器对谐波的放大现象。

(3)采用静止调相机、动态电压恢复器、固态电子转换开关和不间断稳压电源等相关装置,用以调节电压和系统功率因数、补偿电源电压闪变和波动、克服传统机械开关反应慢等弊端,保证对重要客户的可靠供电,消除对电网造成的谐波污染[4]。

4 结束语

合理应用电能质量测试仪能够大幅提高电能质量的检测及治理水平。同时还可建立先进可靠的电能质量检测网络,及时反映和分析电网的电能质量水平,找出电网中造成电能质量低下的谐波相关源头和故障原因。采取相应的治理措施,保证电网稳定、安全并经济的运行,促进整个电力系统的稳步发展。

摘要：随着电力应用技术的不断提高,电力谐波问题也受到了业内用户的广泛关注,尤其是谐波所产生的危害。如何加强谐波电流的检测、消除和管理工作就成为了全面提高电网服务质量的重点。文中从谐波所产生的危害入手,阐述了谐波检测的方法,并提出了消除和治理电力谐波危害的方法,效果理想。

关键词：电力系统,谐波电流,电网检测

参考文献

[1]吕润馀.电力系统高次谐波[M].北京:中国电力出版社,1998.

[2]陈伟华.电磁兼容实用手册[M].北京:机械工业出版社,1998.

[3]赵军军.一种新的电网谐波检测系统[J].电子科技,1998(2):53-55.

系统治理 篇11

[关键词]用电信息采集系统；台区；日线损

引言

线损率是一项反映供电企业从电网设计与规划、运维技术水平与营销管理水平的综合性指标，尤其在当今社会经济用电需求持续增长与落实国家“节能减排”政策的新形势下，如何有效地降低线损成为供电企业亟需解决的一个重点。文献[3]中表明，在整个配电网线损统计中，低压线损占10kV及以下配电网线损的46.86%，充分体现了低压台区线损治理与管理的重要性。本文主要介绍在利用用电信息采集系统治理台区日线损的过程中深入剖析造成台区日线损异常的原因，为广大线损工作者开展线损治理与管理提供经验借鉴。

1、用电信息采集系统概述

用电信息采集系统是对用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测等功能。用电信息采集系统可通过日冻结数据进行日线损的统计，克服了因抄表不同步、抄表错抄、漏抄与估抄等传统线损统计的弊端，且用电信息采集系统可将传统的月线损统计缩小至日线损统计，使得线损工作更加有效、客观与精益化。

2、台区日线损异常原因分析

2.1台区计量互感器倍率实际与系统档案不符

关口互感器倍率错误造成台区日线损异常的情况较为普遍，主要原因有以下两点：①运检与营销信息未共享。台区经运检部门改造或增容后，未将最新的台区互感器信息推送至营销管理部门进行系统档案维护。②人为测算互感器倍率。早期台区投运时互感器相关资料丢失，人为根据互感器与变压器容量匹配的关系推算互感器倍率，但实际互感器倍率又比系统中的大，如容量315kVA的变压器系统中互感器倍率为100倍，但实际互感器倍率为120倍。

2.2关口计量装置计量异常

此种情况多数会造成台区日线损负损（线损率小于零），主要原因有以下三点：①互感器长期运行后开裂或烧毁；②关口计量接线错误或互感器极性反接；③联合接线盒中电压连接片未连接或接触不良、电流连接片未断开造成关口计量装置全部或某相失压、断流。除上述第一点属于客观因素外，其余两点原因主要是由于施工人员或验收人员专业素质较低、工程验收把控不严造成。后两点原因可通过用电信息采集系统的电压值、电流值及相位角关系轻松做出判断，及时消缺便可使台区日线损恢复正常。

2.3台区用户隶属错误

台区用户隶属错误较多情况在城网台区出现，尤其是新投运的小区，主要原因有以下五点：①档案未维护。系统中台区隶属档案因长期疏于有效维护与管理。②业扩勘测人员较粗心将新上用户归属至相邻台区。③运检与营销信息未共享。配电网工程因某杆上变重载或超载造成用户低电压，须将部分用户迁移至相邻或新上台区，但未将相关信息推送至营销管理部门进行档案维护。④新投运小区公共用电部分隶属混乱。新上小区的公共照明、水泵以及电梯等公共计量装置部分被负责此类工程人员随机进行隶属归属。

2.4台区关口计量或用户系统档案错误

此类情况均出现在有三相用户的台区，且通过用电信息采集系统进行数据的比对分析很难发现，须进行现场核实。主要原因有以下两方面：①用户档案错误。台区下的三相用户互感器系统倍率与实际倍率不符，偏大或偏小均有可能。②用户电压等级属性错误。台区下较大容量的低压用户被工作人员误认为是专变客户，即10kV的用户。③关口计量档案错误。同个配电站内的多个台区，较容易混淆关口计量档案与台区的对应关系。以上三种原因主要由于工作人员粗心大意、专业技术水平较低造成。

2.5台区线路漏电

此类情况较罕见，很难通过采集系统分析出日线损异常的主要原因，排除用户窃电因素后，须线路运维人员仔细巡查该台区线路才能发现，多为外力因素导致。文献2中有提到通过测量地线是否带电来判断线路不否存在漏电现象，可供广大线损工作者借鉴。

2.6用户窃电

此类情况普遍出现在用户较分散的杆上变台区，多为改变计量内的电路结构进行窃电，且伪造的计量铅封用肉眼很难辨别真伪。检查时应用钳形表测量计量进线电流值与计量液晶显示的电流值是否一致进行初步判断，也可以通过采集系统中收集的用户计量装置开盖记录进行判断并重点检查。

2.7用户电量采集失败

此类原因较普遍，主要由于用户计量装置故障或采集通讯模块故障造成用户日电量采集失败而影响台区的日线损，可分析采集失败用户的历史电量进行判断，对于此类原因应及时做出计量装置消缺响应。

2.8后台系统互感器倍率参数设置错误

此类情况极为罕见，通过采集系统数据分析与现场核实均未发现日线损异常原因，最后经厂家指导才发现。

3、案例分析

3.1用户三相互感器倍率错误

某杆上变隶属用户4户，采集成功率100%，但日线损长期且较稳定维持在-12%左右。现场查检台区隶属与关口计量接线正确且互感器实际倍率与档案匹配，后对容量为66kVA、互感器档案倍率为20倍的用户进行互感器一次与二次电流测量，发现A相与C相一二次电流比值为20，B相一二次电流比值为10，与互感器档案倍率倍率不匹配。经更换B相互感器倍率后线损恢复至1.5%左右。

3.2用户电压等级属性错误

某新投运的台区自投运以来采集成功率为100%，日线损高达88%左右，经现场核实与排除互感器倍率错误与窃电的可能性后，仔细检查台区隶属用户档案时发现，一户用电容量为250kVA、互感器倍率80倍的消防用电电压等级在系统档案中被设置成10kV，导致该户日电量未统计至该台区的售电量中。经修改档案后该台区日线损恢复至4.4%。

3.3台区线路漏电

某农网杆上变隶属用户271户，用户采集成功率均100%，但线损较稳定地维持在40%左右，经现场检查，台区隶属与用户档案均正确，且无窃电现象，最后经供电所生产班人员仔细巡查线路发现，台区下某处平行线被某通信运营商的杆绞线长期压迫导致平行线绝缘破损，存在漏电现象，消缺后线损恢复至4.8%左右。

3.4相邻台区集中器档案错误

某配电站共有三台变压器，三个台区采集成功率均在98%以上，三个台区的合并日线损（国网福建电力公司允许同个配电站内的台区合并计算日线损）为11.95%。经分析三个台区的日供电采集电量发现其中两个台区日供电量较为接近，日均仅1千瓦时左右的差距。现场核查发现，其中两个台区的集中器档案与实际台区不对应，且两个集中器重复采集了同个台区的日供电量。经修改集中器档案后，三个台区的合并日线损分别为3.1%左右。

3.5后台系统互感器倍率参数设置错误

某小区配电站共有三台变压器，三个台区采集成功率均在99%以上，三个台区的合并日线损为-30%与-45%之间。经分析采集数据，发现3#台区日供电量仅1.848千瓦时以下，日线损为-20521.75%与-52820.18%之间。经多次现场核实台区关口计量装置与集中器的接线、互感器倍率的配置均正确且与系统档案一致，最后在厂家的指导下发现用电信息采集系统远程后台互感器倍率参数设置错误。互感器倍率参数修改后该该台区线损恢复至1.7%左右。

4、结束语

用电信息采集系统的推广与应用为供电企业抓好台区日线损管理、提高供电企业的经营效益提供了一个良好的平台，通过利用用电信息采集系统提供的数据，认真分析台区日线损异常原因，马尾地区台区日线损合格率已从35.66%提升至96.60%，效果显著。

参考文献

[1]徐志光.利用用电信息采集系统管理台区线损[J].电力需求侧管理，2015（1）：52-58.

[2]方搌鹏.低压台区降损措施的研究及其應用[J].应用技术，2015（14）.

系统治理 篇12

随着科学技术的飞速发展, 特别是1956年第一只可控硅的诞生, 标志着人类社会进入了电力电子技术时代。先进的电力电子技术为我们的生活带来了极大的便利, 但同时, 这些电力电子技术产品产生大量的谐波, 危害电网本身和一些敏感负载。

作为电能质量的一项重要指标, 电力系统的谐波问题在世界范围内已得到了广泛的关注。国际电工委员会 (IEC) 和国际大电网会议都相继成立了专门的工作组, 开展谐波方面的研究工作。我国电力部门也相继出台了关于谐波管理的相关规定和规范。

近几年来, 随着通信业务的迅猛发展, 通信设备及机房用电增加, 大量的电力电子设备以及变频设备投入使用, 这些非线性负载产生了大量的谐波电流。谐波问题逐渐凸现在大家面前。大家开始重视谐波问题, 并采取有效措施对谐波电流进行限制。但总的来说, 谐波治理还未形成一个系统的技术指南与措施, 目前仅有通信行业标准《通信用不间断电源—UPS》 (YD/T 1095-2008) 中提到了对UPS的输入电流谐波含量的要求。

2 谐波的基本概念

2.1 谐波的定义

国际上公认的谐波含义为:“谐波是一个周期电气量的正弦波分量, 其频率为基波频率的整数倍”。在国标GB/T 14549-93《电能质量公用电网谐波》将谐波定义为“对周期性交流量进行傅立叶级数分解, 得到频率为基波频率大于1整数倍的分量”。也就是说, 如果对供电系统中的周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解, 除了得到与电网基波频率相同的分量, 还得到一系列大于电网基波频率的分量, 这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值 (n=fn/F) 称为谐波次数。

基波:指频率为F的正弦波, 即50Hz的正弦波。

谐波:指频率为F正整数倍的正弦波, 如3次为150Hz, 5次为250Hz等

如图1, 负载电流如箭头所指粗线波形, 用傅立叶级数可以将该电流分解为由基波、3次谐波、5次谐波组成。一般在电工领域, 主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制, 其频率范围一般为2≤n≤40, 当然, 在通信行业, 关注的谐波次数一般在13次以内。

2.2 描述谐波的相关参数

想要描述一个含有谐波的信号, 主要有如下几个参数来描述谐波的含量:

第h次谐波电压含有率HRUh:

式中 Uh——第h次谐波电压 (方均根值) ;

U1——基波电压 (方均根值) 。

第h次谐波电流含有率HRIh

式中 Ih——第h次谐波电流 (方均根值) ;

I1——基波电流 (方均根值) 。

谐波电压含量UH

谐波电流含量IH

电压总谐波畸变率THDu:

电流总谐波畸变率THDi:

3 谐波的产生

非线性负载是造成谐波电流的根本原因。一个有利的证明就是RCD类型的负载 (Resistance-CapacitorDiode) , 如图2所示, 大多数的电子设备都具有这种形式的输入电路。

这种电路在稳态情况下, 只有当交流电压的幅值大于电容C两端的电压时, 电容才得以充电, 在这期间内, 设备的输入阻抗很小 (二极管正向导通) , 而在这之前, 输入阻抗是很高的 (二极管反向截止) 。因此非线性负载的输入阻抗是按照加在其两端的电压而变化的。欧姆定律定义了线性负载的正弦电压与电流的函数关系, 但不再适用于非线性负载, 因为非线性负载的阻抗已不是恒定的, 而且电压与电流也不再是正弦波了。

对通信系统的供电设备来说, 主要产生谐波电流的设备是开关电源、UPS以及变频器。典型的六脉冲整流UPS产生大量的5次、7次、11次、13次谐波电流, 如图3是一台120 kVA六脉冲UPS的整流电路图, 图4是该整流器输入电流。总电流谐波含量约为THDI=30%。将谐波分解开来, 其中28%H5, 5%H7, 6%H11, 具体如图5。

4 谐波的影响

谐波的危害表现在多个方面, 如对电网、设备、配电等。对通信系统来说, 谐波的危害主要表现在以下几个方面。

4.1 对变压器的影响

对变压器而言, 谐波电流可导致铜损和杂散损耗增加, 谐波电压则会增加铁损。与纯基波运行的正弦波电流和电压相比较, 谐波对变压器的整体影响是温升较高。须注意的是:这些由谐波所引起的额外损耗将与电流和频率的平方成比例上升, 进而导致变压器的基波负载容量下降。谐波电流的存在不仅使变压器发热, 还浪费电能。

按照法国标准NFC52-114, 变压器的降容折标系数由下述经验公式确定:

例如:1 000 kVA的变压器为6脉冲整流桥供电, 产生的谐波频谱为:H5=25%, H7=14%, H11=9%, H13=8% (THDI=31.08%) , 代入上式, 得到K=0.91, 即变压器的视在功率仅为910 kVA。

4.2 对电缆的影响

在导体中非正弦波电流所产生的热量与具有相同均方根值的纯正弦波电流相比较, 非正弦波会有较高的热量。该额外温升是由集肤效应所引起的, 电力电缆的集肤效应与流过电力电缆的频率有关, 频率越高就越显著。若电力电缆含有高于基波频率的谐波电流, 会造成更显著的集肤效应。这种效应如同增加导体交流电阻, 进而导致损耗增加, 继而使电力电缆发热。电缆的绝缘层受热易老化, 使电缆的使用寿命缩短。谐波电流流过电缆时, 附加损耗可以表示为

式中, Rh:h次谐波频率下的线路电阻。

Rh随频率升高而增加, 例如直径为0.76 cm的圆形导体, 其基波及5、7、11次谐波的交流电阻分别为直流电阻的1.01, 1.21, 1.35倍及1.65倍。导线的直径愈大, 因集肤效应而使谐波频率下的电阻增加愈明显, 谐波产生的附加损耗也越大。

电力电缆有额定电流。由于谐波电流的存在, 无形中减少了基波电流所能通过的量, 从而使得在选择电缆时, 要提高额定电流等级, 直接增加电缆的投资。

3倍数次谐波即使在负载平衡的情况下也会使中性线带电流, 并且此电流有可能等于甚至大于相电流。这就使得在选择电力电缆时, 要采用加大中性线的导线。这也会导致主材投资的增加。尤其在机楼规模较大, 需要用母线槽代替电力电缆作为配电主回路的材料时, 由于母线槽造价较为昂贵, 则因谐波影响导致选用较大电流额定值的母线槽所引起的投资增加会更多。

4.3 谐波对油机的影响

柴油发电机组的内阻相对市电来说大了很多, 非线性负载产生的谐波电流引起的电压畸变就大很多, 造成油机输出电压严重失真。这时, 如果油机的控制部分对严重失真的输出波形进行判断, 就可能会认为是过压、超频等原因, 从而造成油机停机;如果发电机为了保证输出电压的质量, 就必须降低输出功率。表1为不同非线性负载对柴油发电机组 (200 kVA) 输出电压畸变率的影响。

从表1可以看出, 为了保证输出电压畸变率在5%以内, 如果用户使用的是6脉冲整流负载, 则要求负载量不得超过发电机组额定输出功率的42%。当然, 一般情况下, 发电机负载除了UPS、开关电源外, 还支持照明、空调等设备工作, 这就使发电机的容量配置比较大, 上述的矛盾并不突出。但是在一些局站, 通信设备用电比较多, 而且绝大部分旧式开关电源是单相整流的 (如xx公司5 000系列) , 如果油机容量不大, 或者设备用电量超过油机容量的60%, 就容易发生输出电压不稳的情况。

随着电信业务的发展, 特别是数据业务的发展, UPS的容量越来越大, 在一些大型的数据、IDC中心, 往往发电机组的主要负载就是UPS, 这样使我们必须充分重视这些非线性负载所产生的谐波电流对发电机的影响。

4.4 谐波产生的干扰

谐波的存在, 会使控制设备损坏或出现误动作的几率大大增加。电力电子设备对供电电压的谐波畸变很敏感, 这种设备常常靠电压波形的过零点或其它电压波形取得同步而运行。电压谐波畸变可导致电压过零点漂移或改变一个线电压高于另一个线电压的位置点, 这两点对于不同类型的电力电子电路控制是至关重要的。控制系统对这两点 (电压过零点与电压位置点) 的判断错误可导致控制系统失控。计算机和一些其它电子设备, 如可编程控制器 (PLC) , 通常要求总谐波电压畸变率 (VTHD) 小于5%, 且个别谐波电压畸变率低于3%, 较高的畸变量可导致控制设备误动作, 进而造成生产或运行中断, 导致更大的经济损失。这也是为什么一些大型UPS控制板容易烧坏以及一些监控设备出现误动作的重要原因。另一方面, 由于谐波电压的存在, 电压产生了畸变, 这就让有些需判断电压是否正常的设备经常出现误动作, 如我们一般会在中央空调的水泵安装相序保护器, 当电压畸变比较大时, 相序保护器对三相的判断就会出现误判断, 从而出现误动作, 跳开开关来保护电机。

5 谐波与节能的关系

谐波电流的存在使负荷电流变大, 这些增加的谐波电流一方面产生畸变功率, 降低了电源设备的输入功率因数, 另一方面也在配电方面增加了损耗, 浪费电能。因此, 谐波治理与节能有着一定的关系。

5.1 谐波对功率因数的影响

谐波电流的大量存在, 将降低设备的输入功率因数。一般情况, 设备的输入功率因数如式 (5-1) :

式 (5-1) 中cosψ为相位差, 也就是说, 在不考虑相位差的情况下, 谐波含量对功率因数是有影响的, 具体的影响程度见表2。

由表2可见, 功率因数随着谐波的增多而降低。当谐波含量达50%的时候, 即使没有相位差, 功率因数也仅有0.89。从现场测量的数据看, 我们很多的六脉冲整流的UPS输入功率因数都在0.8左右, 有的甚至低于0.6。输入功率因数低一方面降低了设备的利用率, 另一方面也可能要多缴电费:一般在供电合同中都明确有规定, 用户功率因数在高峰负荷期间应达到coxψn (对于电信企业, 一般取0.9) , 高于这个标准可以少缴电费 (奖) , 低于这个标准则要多缴电费 (罚) 。

5.2 谐波电流增加损耗

首先是变压器。对变压器而言, 谐波电流可导致铜损和杂散损耗增加。与纯基波运行的正弦波电流和电压相比较, 谐波对变压器的整体影响是温升将会升高, 也就是损耗增加。另一方面是配电线路。因为线路是有阻抗的, 在导体中非正弦波电流所产生的热量与具有相同均方根值的纯正弦波电流相比较, 非正弦波会有较高的热量。也就是谐波电流会引起电缆更高的温升。该额外温升是由电缆的集肤效应所引起的, 而这种现象还取决于频率及导体的尺寸。当谐波频率越高时, 导体的电阻就越大, 谐波产生的附加损耗也越大。如直径为0.76 cm的圆形导体, 其基波及5、7、11次谐波的交流电阻分别为直流电阻的1.01, 1.2 1, 1.35倍及1.65倍。因此, 可以说, 在相同电流有效值下, 谐波含量越高, 造成的损耗就越大。

5.3 注意事项

谐波治理对减少变压器的损耗还是有一定的作用, 但这个作用是否能从经济效益上体现还要有几个决定因素:一是供电部门对我们的电量计量方法是否采用高供高计, 即有专用变压器, 在高压端计量, 否则的话, 如果只计量低压, 减少的变压器损耗是不会在电费中体现的。二是谐波电流含量在变压器输出电流的比例以及谐波电流的大小。只有当谐波电流比较大, 且总谐波电流含量较高时, 谐波治理对减少变压器损耗才有较明显的效果。比如我们一些IDC机楼, 大量的使用了UPS系统设备 (当然这些UPS设备必须是电流谐波含量较高的, 如使用六脉冲整流器) , 谐波电流就会非常大, 这就会明显增大变压器的损耗。但是对于一般的电信综合楼, 能产生谐波的主要设备开关电源、UPS系统一般只占总用电量的30%左右, 这样在变压器端由谐波电流引起的损耗就相当有限了。

电信作为一般企业, 其配电损耗约占总耗电的0.6%左右, 当各种谐波源比较分散时, 要全面消除线缆的损耗, 就要在每个谐波源前安装滤波器, 而这样的全面治理是需要很大的投入的, 这种情况从经济角度考虑, 如果要从减少谐波电流来减少损耗从而达到节能目的, 其经济效益是不明显的。

6 谐波的治理

6.1 治理的原则

本着节省投资、合理利用资源的原则, 谐波治理时我们优先考虑一些开关电源、大型UPS较多, 容量较大的局站 (如IDC中心、电信大厦等) 。首先对这些设备进行谐波测试, 包括各电源设备低压配电的输出端和各电源设备的输入端, 如图6所示。一般在 (1) 处受测试条件限制, 如汇流排比较大, 分支较多, 仪表无法测量电流, 我们可以在 (1) 处只测电压。其他处电流电压都需要测。

(1) 如果测得任一处电压畸变度>5%, 应进行治理。

(2) 一般情况下, 由于系统容量比较大, 低压配电端 ( (1) 或 (2) ) 电压畸变率相对较小, 但是如果谐波电流总含量大 (>30%) , 特别是油机负荷率较高 (超过70%) 的局站, 应优先考虑治理。

(3) 在低压配电处测得电压、电流谐波含量都比较小, 但是有某套设备 (容量大, 负荷重) 的谐波电流含量特别大 (>40%) , 如大型UPS, 为减少安全隐患, 可考虑针对性治理。

6.2 治理的方法

对于电信低压系统来说, 由于现有系统结构已经基本固定, 谐波问题的解决一般只能通过加装滤波器来进行。滤波器的使用总体上可以分为两大类, 即使用有源滤波器滤波或使用LC无源滤波器进行滤波。

6.2.1 滤波器的选择

(1) 无源滤波器

如果系统谐波主要是由某次 (如三次) 谐波组成, 且用电负荷变化不大, 可以考虑使用无源滤波器。

无源滤波器造价低, 通过无源滤波器能有效地减小谐波。一般地, 无源滤波器由电容器和电抗器串联而成, 并调谐在某个特定谐波频率。滤波器对其所调谐的谐波来说是一个低阻抗的“陷阱”。理论上, 滤波器在其调谐频率处阻抗为零, 因此可吸收掉要滤出的谐波。

虽然无源滤波器具有简单、方便的优点, 但它也存在如下缺点:

①只能抑制固定的几次谐波, 并且可能对某次谐波在一定条件下会产生谐振而使谐波放大, 引起其他事故;

②只能补偿固定的无功功率, 对变化的无功负载不能进行精确补偿;

③其滤波特性依赖于电源阻抗, 受系统参数影响较大, 并且其滤波特性有时很难与调压要求相协调;

④不能完全滤除非特征谐波 (不同于滤波器调谐频率的谐波) , 例如由变频器产生的谐波;

⑤由于对其中的元件参数和可靠性要求较高, 且不能随时间和外界环境变化, 故对无源滤波器的制造工艺要求也很高;

⑥容易过载, 从而使系统内其他的滤波器承受较大的压力;

⑦对系统负荷变化较大的情况, 不宜采用;

⑧重量与体积较大。

(2) 有源滤波器

与无源滤波器相比, 有源滤波器具有高度可控制特性, 并且能跟踪补偿各次谐波、自动产生所需变化的无功功率, 其特性不受系统影响, 无谐波放大危险, 相对体积重量较小等突出优点, 因而已成为电力谐波抑制和无功补偿的重要手段。因此, 谐波治理主要是采用有源滤波器为主。

如图7所示, 有源滤波器系统主要由两大部分组成, 即指令电流检测电路和补偿电流发生电路。指令电流检测电路的功能主要是从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流, 然后将其反极性作用后发生补偿电流的指令信号。电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流, 计算出主电路各开关器件的触发脉冲, 此脉冲经驱动电路后作用于主电路。这样电源电流中只含有基波的有功分量, 从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。同样原理, 电力有源滤波器还能对不对称三相电路的负序电流分量进行补偿。

根据控制电路的控制方式, 有源滤波器的电路控制可以分为模拟追踪补偿方式和快速傅里叶级数方式。使用模拟追踪补偿方式的滤波器原理是将电源电流采样后, 将基波滤除, 而将剩下的谐波量翻转去抵消电源电流中的谐波, 采用此种方式响应速度快 (<1 ms) , 并且可以补偿2~50次谐波;使用快速傅里叶级数方式的滤波器原理是将电源电流采样后, 使用快速傅里叶级数计算的方式将其分解为各次波形, 然后可以针对其中的特定某次谐波进行消除。使用后一种方式由于需要采样至少一个完整的波形才能进行傅里叶级数的计算, 故响应速度一般在20~40 ms。

6.2.2 滤波器的安装

一般地, 可采用“就近”治理的原则。即哪台设备产生谐波厉害, 则在其输入前端加装滤波器。这样做的好处是可以将谐波电流的影响限制在最小范围。从图7可以看出, 在补偿点A向外到变压器电源端, 电流是经过滤波, 不含有谐波的, 而A点往后到负载端电流还是含有谐波的, 也就是说, 谐波治理的效果是从滤波器安装点往上级配电体现的。因此, 要从整个系统来消除谐波, 滤波器的安装就要靠近谐波源。再看图7, 方法一的安装点最靠近谐波源, 安装滤波器后, 该分支的UPS产生的谐波从该点开始往变压器方向就被滤掉了, 负载电流不再含有谐波。因此, 滤波器的安装首选就是靠近谐波源, 这样的效果是最好的。

7 适用场合和条件

谐波治理主要的场所是开关电源、大型UPS较多, 容量较大的局站, 如IDC中心、电信大厦等。

8 实际使用案例

某本地网信息大厦主要UPS设备配电结构如图8。该大厦UPS系统都为1+1系统, 测量谐波点如图8示:

(1) 测量的数据, 如表3、表4、表5、表6、表7:

表5 10楼400 A配电柜测量点2-1的数据表6 10楼100 kVAUPS的测量点2-2的数据

(2) 测试情况分析

从测试的结果看, 4楼100 kVA UPS主回路谐波含量达到49%, 总谐波电流约55 A, 其相应的上端配电屏谐波电流含量为30%, 谐波电流值达56 A;10楼100 kVA UPS主输入回路的电流谐波达到了60%。除10楼60 kVA的UPS输入功率因数较高, 其余的UPS系统输入功率因数均较低。因为该大厦配电系统容量较大, 该分支的变压器容量为1 000 kVA, 因此, 虽然各套UPS谐波含量较高, 但造成的电压畸变不是很大, 均未超过5%。根据上文提到的治理原则, 该大楼两套100 kVA的UPS系统输入谐波电流比较大, 远远大于30%, 其中一套达到了60%, 另一套也有49%, 因此, 应进行治理。由于两套UPS相隔比较远, 因此需分开进行单独治理。表8是各测量点测量结果比较。

(3) 治理方法

从谐波的具体含量可以看到, 主要是谐波分量有5、7次等, 因此选择安装有源滤波器。两套UPS相隔比较远, 因此要分别单独治理。安装地点选择在在4楼测量点1-2处及10楼测量点2-1处。再结合谐波电流的大小, 可以选用100 A的滤波器。

(4) 治理效果

安装滤波器后, 在测量点1-1及2-1处测量, 电流谐波总含量均小于10%, 功率因数大于0.95, 达到了预期的治理效果。

9 小结

随着信息技术的发展和数据业务的迅速扩大, 电力电子器件将会更广泛地使用, 谐波的问题可能会越来越多。因此, 大家应引起足够的重视关注谐波带来的问题。但是, 需注意的是:

(1) 谐波治理的主要目的是提高供电系统的稳定性和可靠性。

(2) 节能只是谐波治理的附带产物, 虽然有一定的效果, 但还要考虑供电结构、设备组成等实际情况。

因此, 在评估电源谐波治理项目时, 应着重于评估具体系统谐波对设备的实际影响程度, 而不能以基于节能投资回报作为项目立项的动因。我们应该认识到:谐波治理所带来的节能收益只是附带的效果, 消除谐波污染保障通信设备安全才是最重要的。

摘要：本文从谐波的原理入手详细介绍了谐波的概念、谐波的危害、谐波的治理等, 重点分析了谐波与节能的关系, 提出了谐波治理的节能应用条件和场合以及一些注意事项。

关键词：节能技术,低压配电系统,谐波,治理

参考文献

[1]GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》