英威腾iSVG产品在石墨生产工艺段对电能质量控制的应用

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英威腾iSVG产品在石墨生产工艺段对电能质量控制的应用随着建设高产高效现代化矿井目标的实施，石墨矿自动化及信息化程度不断提高，电力电子设备已经广泛应用于石墨生产加工生产的各个环节。一方面石墨生产加工中大功率、非线性设备导致电网电能质量降低，另一方面石墨生产加工各种检测控制设备对电能质量的要求越来越高，由此产生的矛盾越来越引起人们对石墨生产加工中电能质量问题的重视。

目录

案例背景介绍

1　引言

石墨生产加工供电系统中的球磨机、破碎机等负载的使用给电网带来电压波动和闪变、功率因数低、谐波含量超标等电能质量问题，这些都将严重危害供电系统和电气设备的安全经济运行。因此，解决好石墨生产加工供电系统的无功补偿和谐波治理问题对于保证系统电能质量及安全运行、降低损耗、提高用电设备效率等具有重要意义。另外也会为企业节约电能、避免因功率因数低而造成罚款，给企业带来经济效益。

2　工况介绍

鸡西某矿业公司是一家生产石墨的企业，主要负荷为高压电机、低压变频电机和软启动电机。由于高压电机、低压变频电机和软启动电机为非线性冲击负荷，生产时不但产生谐波，而且还有无功冲击。大量无功以及谐波电流的存在，既影响电网安全稳定运行，其自身用电也存在着安全隐患。

该公司有一条10kV进线，共有5台变压器和1台高压电机。其中，有3台变压器型号均为SC11-2000/10， 额定容量均为2000kVA，联接组别均为Dyn11，额定电压比均为（10.5±2×2.5%）/0.4kV；有1台变压器型号为SC11-630/10，额定容量为630kVA，联接组别为Dyn11，额定电压比（10.5±2×2.5%）/0.4kV；有1台变压器额定容量为400kVA。产线主要非线性负荷为高压电机、低压变频电机和软启动电机。

鸡西某矿业公司主要非线性冲击负荷高压电机、低压变频电机和软启动电机设备引起的电能质量问题如下：

（1）未投入滤波及无功补偿装置的情况下，低压变频电机和软启动电机共同运行时产生的5、7、11次谐波电流值超出国家标准规定的10kV公共连接点的谐波电流注入允许值的要求。其中，5次谐波电流为15.9A（允许值为2.7A），7次谐波电流为7.3A（允许值为2.4A），11次谐波电流为2A（允许值为1.9A）；

（2）未投入滤波及无功补偿装置的情况下，主要冲击负荷高压电机启动时引起的系统电压波动值为7.8%，超出国标限值的要求（国标限值为3%）；

（3）未投入滤波及无功补偿装置的情况下，进线点（电力部门计量点）的功率因数值只有0.80。

3　石墨选矿生产工艺

3.1　石墨选矿方法

石墨的可浮性好，目前多用浮选法。浮选常采用FW、XJK型浮选机。产品脱水常采用各种离心脱水机或折带式过滤机。产品分级多采用高方筛，少数采用平而摇动筛、旋回筛。

晶质鳞片石墨多采用粗精矿再磨再选的浮选流程，浮选工艺流程一般为多段磨矿、多段选别、中矿顺序（或集中）返回的闭路流程，以便尽早选出大鳞片石墨。

隐晶质石墨晶体极小，石墨颗粒常常嵌布在粘土中，分离很困难。许多石墨矿山将采出的矿石直接进行粉碎加工。国内，通常都是直接粉碎成产品出售，流程隐晶质石墨选矿加工流程一般为：

原矿→粗碎→中碎→烘干→磨矿→分级→包装

3.2　浮选简介

浮选主要指泡沫浮选，是按矿物表面物理化学性质的差异来分离各种细粒的方法。将疏水的有用矿物粘附在气泡上，亲水的脉石矿物留在水中，从而实现彼此分离。

3.3　本案选矿实例

该厂矿是我国细鳞片石墨的重要产地，年产石墨20000t。根据多年生产经验，该矿采用4次再磨，6次精选的流程，最终产品品位为89~90％。

4　无功补偿对石墨生产以及该项目供电系统的影响

随着本案石墨生产逐渐上轨道，供电系统非线性负荷的大量增加，对电网造成的干扰愈加严重和复杂，导致电网供电质量下降。主要是谐波污染与功率因数降低、电磁干扰。

4.1　无功功率补偿

石墨生产加工企业中存在大量的感性电力负荷，自然功率因数较低，如不补偿，提高系统功率因数，将造成如下不良影响：

（1）降低发电机的输出功率，当发电机需提高功率无功输出，低于额定功率因数运行时，将使发电机有功输出降低。

（2）降低了变电、输电设施的供电能力。

（3）使网络电力损耗增加（网络中的电能损失与功率值的平方成正比），如电机、变压器、电力电缆等。

（4）功率因数愈低线路的电压降愈大，使得用电设备的运行条件恶化。

可见，提高功率因数不仅对电力系统，而且对本企业的经济运行有着重大意义。企业在考虑提高功率因数时，应采用静止无功补偿装置，以提高电力系统的功率因数，改善供电质量。

4.2　电网谐波

谐波主要由谐波电流源产生：当正弦基波电压施加于非线性设备时，设备吸收的电流与施加的电压波形不同，电流因而发生了畸变，由于负荷与电网相连，故谐波电流注入到电网中，这些设备就成了电力系统的谐波源。

系统中的主要谐波源可分为两类：（1）含半导体的非线性元件，如各种整流设备、变流器、交直流换流设备、PWM变频器等节能和控制用的电力电子设备；（2）含电弧和铁磁非线性设备的谐波源，如日光灯、交流电弧炉、变压器、发电机组及铁磁谐振设备等。

工业企业供电系统中的高次谐波除来自外部电源，主要产生于企业自身非线性负荷用电设备，如大容量整流装置、变频器等。严重的谐波污染对供配电系统的电能质量造成了极大的危害，如：电流和电压波形畸变；电压波动及闪变加剧；功率因数降低；供、配、用电设备发热严重，电网供电能力（容量）下降，用电设备的利用率降低；线路和变压器损耗增加并加速老化；电子设备及控制系统受干扰而无法正常工作，继电器误动作。