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英威騰iSVG產品在石墨生產工藝段對電能質量控制的應用隨着建設高產高效現代化礦井目標的實施，石墨礦自動化及信息化程度不斷提高，電力電子設備已經廣泛應用於石墨生產加工生產的各個環節。一方面石墨生產加工中大功率、非線性設備導致電網電能質量降低，另一方面石墨生產加工各種檢測控制設備對電能質量的要求越來越高，由此產生的矛盾越來越引起人們對石墨生產加工中電能質量問題的重視。

案例背景介紹

1　引言

石墨生產加工供電系統中的球磨機、破碎機等負載的使用給電網帶來電壓波動和閃變、功率因數低、諧波含量超標等電能質量問題，這些都將嚴重危害供電系統和電氣設備的安全經濟運行。因此，解決好石墨生產加工供電系統的無功補償和諧波治理問題對於保證系統電能質量及安全運行、降低損耗、提高用電設備效率等具有重要意義。另外也會為企業節約電能、避免因功率因數低而造成罰款，給企業帶來經濟效益。

2　工況介紹

雞西某礦業公司是一家生產石墨的企業，主要負荷為高壓電機、低壓變頻電機和軟啟動電機。由於高壓電機、低壓變頻電機和軟啟動電機為非線性衝擊負荷，生產時不但產生諧波，而且還有無功衝擊。大量無功以及諧波電流的存在，既影響電網安全穩定運行，其自身用電也存在着安全隱患。

該公司有一條10kV進線，共有5台變壓器和1台高壓電機。其中，有3台變壓器型號均為SC11-2000/10， 額定容量均為2000kVA，聯接組別均為Dyn11，額定電壓比均為（10.5±2×2.5%）/0.4kV；有1台變壓器型號為SC11-630/10，額定容量為630kVA，聯接組別為Dyn11，額定電壓比（10.5±2×2.5%）/0.4kV；有1台變壓器額定容量為400kVA。產線主要非線性負荷為高壓電機、低壓變頻電機和軟啟動電機。

雞西某礦業公司主要非線性衝擊負荷高壓電機、低壓變頻電機和軟啟動電機設備引起的電能質量問題如下：

（1）未投入濾波及無功補償裝置的情況下，低壓變頻電機和軟啟動電機共同運行時產生的5、7、11次諧波電流值超出國家標準規定的10kV公共連接點的諧波電流注入允許值的要求。其中，5次諧波電流為15.9A（允許值為2.7A），7次諧波電流為7.3A（允許值為2.4A），11次諧波電流為2A（允許值為1.9A）；

（2）未投入濾波及無功補償裝置的情況下，主要衝擊負荷高壓電機啟動時引起的系統電壓波動值為7.8%，超出國標限值的要求（國標限值為3%）；

（3）未投入濾波及無功補償裝置的情況下，進線點（電力部門計量點）的功率因數值只有0.80。

3　石墨選礦生產工藝

3.1　石墨選礦方法

石墨的可浮性好，目前多用浮選法。浮選常採用FW、XJK型浮選機。產品脫水常採用各種離心脫水機或折帶式過濾機。產品分級多採用高方篩，少數採用平而搖動篩、旋迴篩。

晶質鱗片石墨多採用粗精礦再磨再選的浮選流程，浮選工藝流程一般為多段磨礦、多段選別、中礦順序（或集中）返回的閉路流程，以便儘早選出大鱗片石墨。

隱晶質石墨晶體極小，石墨顆粒常常嵌布在粘土中，分離很困難。許多石墨礦山將采出的礦石直接進行粉碎加工。國內，通常都是直接粉碎成產品出售，流程隱晶質石墨選礦加工流程一般為：

原礦→粗碎→中碎→烘乾→磨礦→分級→包裝

3.2　浮選簡介

浮選主要指泡沫浮選，是按礦物表面物理化學性質的差異來分離各種細粒的方法。將疏水的有用礦物粘附在氣泡上，親水的脈石礦物留在水中，從而實現彼此分離。

3.3　本案選礦實例

該廠礦是我國細鱗片石墨的重要產地，年產石墨20000t。根據多年生產經驗，該礦採用4次再磨，6次精選的流程，最終產品品位為89~90％。

4　無功補償對石墨生產以及該項目供電系統的影響

隨着本案石墨生產逐漸上軌道，供電系統非線性負荷的大量增加，對電網造成的干擾愈加嚴重和複雜，導致電網供電質量下降。主要是諧波污染與功率因數降低、電磁干擾。

4.1　無功功率補償

石墨生產加工企業中存在大量的感性電力負荷，自然功率因數較低，如不補償，提高系統功率因數，將造成如下不良影響：

（1）降低發電機的輸出功率，當發電機需提高功率無功輸出，低於額定功率因數運行時，將使發電機有功輸出降低。

（2）降低了變電、輸電設施的供電能力。

（3）使網絡電力損耗增加（網絡中的電能損失與功率值的平方成正比），如電機、變壓器、電力電纜等。

（4）功率因數愈低線路的電壓降愈大，使得用電設備的運行條件惡化。

可見，提高功率因數不僅對電力系統，而且對本企業的經濟運行有着重大意義。企業在考慮提高功率因數時，應採用靜止無功補償裝置，以提高電力系統的功率因數，改善供電質量。

4.2　電網諧波

諧波主要由諧波電流源產生：當正弦基波電壓施加於非線性設備時，設備吸收的電流與施加的電壓波形不同，電流因而發生了畸變，由於負荷與電網相連，故諧波電流注入到電網中，這些設備就成了電力系統的諧波源。

系統中的主要諧波源可分為兩類：（1）含半導體的非線性元件，如各種整流設備、變流器、交直流換流設備、PWM變頻器等節能和控制用的電力電子設備；（2）含電弧和鐵磁非線性設備的諧波源，如日光燈、交流電弧爐、變壓器、發電機組及鐵磁諧振設備等。

工業企業供電系統中的高次諧波除來自外部電源，主要產生於企業自身非線性負荷用電設備，如大容量整流裝置、變頻器等。嚴重的諧波污染對供配電系統的電能質量造成了極大的危害，如：電流和電壓波形畸變；電壓波動及閃變加劇；功率因數降低；供、配、用電設備發熱嚴重，電網供電能力（容量）下降，用電設備的利用率降低；線路和變壓器損耗增加並加速老化；電子設備及控制系統受干擾而無法正常工作，繼電器誤動作。