淺談煤礦供配電系統(tǒng)諧波的危害及治理

楊建平

摘 要：在《煤礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)基本要求及評分辦法》里有明文規(guī)定，“應(yīng)定期檢測電網(wǎng)諧波，諧波參數(shù)不超過規(guī)定”，為了使大家更好的了解煤礦供電系統(tǒng)諧破的危害以及治理方法，根據(jù)多年來在煤礦一線從事供電工作的經(jīng)驗和參閱各種資料，撰寫了該文。該文中我結(jié)合實際談到了諧波的來源以及來源的原理，在工作中怎樣有效的預(yù)防諧波的形成以及治理方法，通過對該文的了解可以在供配電工作中有效的進(jìn)行防范和治理，以達(dá)到符合供電要求，保證安全供電的目的。

關(guān)鍵詞：煤礦 供配電 諧波 危害及治理

中圖分類號：TD61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（a）-0080-01

在《煤礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)基本要求及評分辦法》里有明文規(guī)定，“應(yīng)定期檢測電網(wǎng)諧波，諧波參數(shù)不超過規(guī)定”，為了更好的了解煤礦供電系統(tǒng)諧破的危害以及治理方法，結(jié)合多年工作經(jīng)驗和參考文獻(xiàn)，撰寫了該文。該文從實際談到了諧波的來源以及來源的原理，在工作中怎樣有效的預(yù)防諧波的形成以、治理以及供配電工作中怎樣有效的進(jìn)行防范和治理，以達(dá)到符合供電要求，保證安全供電的目的。

電力是我們生活和生產(chǎn)中都不能缺少的一部分，對于理想的交流電網(wǎng)，大家都希望電壓其會周期性變化，形成正弦波，對于用電者，也希望所采用的是電壓保持理想正弦波的電。隨著現(xiàn)在社會的發(fā)展，近幾年來電力電子裝備的應(yīng)用在不斷的增加，各種變頻設(shè)備、整流設(shè)備等電力半導(dǎo)體裝置也在不斷的應(yīng)用。而由于使用電力半導(dǎo)體裝置其會導(dǎo)致非線形的負(fù)載，這樣就會使電壓、電流等并不是完全的正弦波，根據(jù)傅立葉級數(shù)分析，可分解成基波分量和諧波分量。諧波其是由于多方面的原因產(chǎn)生的一種電流的畸變，要是這樣的諧波電流流入到煤礦電力系統(tǒng)中，其就會導(dǎo)致系統(tǒng)受到多方面的影響，輕則縮短設(shè)備使用壽命，重則會導(dǎo)致設(shè)備損壞以及人身安全，因此對煤礦供配電系統(tǒng)的諧波進(jìn)行治理非常有必要。

1 正文部分

1.1 煤礦供配電系統(tǒng)中諧波的原因和危害

半導(dǎo)體的非線性元件其是在煤礦供配電系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的一種，在礦井提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)、主排水泵等等能電力電子設(shè)備方面都有應(yīng)用，而且在變頻器、交直流換流設(shè)備、變流器、整流設(shè)備等方面也都有應(yīng)用，可以說其是應(yīng)用范圍非常廣泛。而在煤礦供電網(wǎng)絡(luò)中，諧波有很多方面的危害，其會導(dǎo)致電網(wǎng)的功率損耗增加，減少設(shè)備的使用壽命，同時也會導(dǎo)致接地保護(hù)的功能受到影響，也會導(dǎo)致線路和設(shè)備過熱等。除了這些以外，其還會引起變電站局部的并聯(lián)或串聯(lián)諧振，造成電力互感器，變電站系統(tǒng)中的設(shè)備和元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，使造成供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)施損壞、元器件老化，造成電子保護(hù)裝置誤動作，增大附加磁場的干擾等。

諧波其會導(dǎo)致變壓器的銅損增加，而且其還會導(dǎo)致變壓器的基波負(fù)載容量下降，效率降低，對變壓器的使用壽命也會有嚴(yán)重影響，使其壽命減少，噪聲也會增加。同時產(chǎn)品諧波的話，其還會導(dǎo)致電動機(jī)的鐵損和銅損，因此而引起額外的升溫，導(dǎo)致電動機(jī)的效率因此下降，這樣也會導(dǎo)致很多不必要的浪費(fèi)，使生產(chǎn)受到影響，而且其對電動機(jī)的影響與對變壓器的影響有相同之處，也會導(dǎo)致其設(shè)備的使用壽命降低，噪音也會因此增大。對電容器也會有所影響，導(dǎo)致電容器過電流，會導(dǎo)致電容器迅速發(fā)生故障。電容器會導(dǎo)致在導(dǎo)體中非正弦波電流與具有相同方均根值的純正弦波電流相比，這樣就會導(dǎo)致額外升溫，還可以減小額定載流量，對礦井供配電系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。此外，由于諧波對通訊的影響，其會導(dǎo)致信號的傳輸質(zhì)量降低，就會導(dǎo)致響聲以及圖像等的清晰度，嚴(yán)重的時候還會導(dǎo)致設(shè)備損壞，危及到工作人員的安全等方面的問題。

1.2 煤礦供配電系統(tǒng)諧波治理

諧波的存在是導(dǎo)致礦井安全生產(chǎn)以及安全生活隱患的最主要問題，所以在實際工作中必須要對煤礦供配電系統(tǒng)諧波進(jìn)行治理。在治理的過程中要根據(jù)國家對于諧波污染的治理要求，采取必要的措施進(jìn)行治理。

（1）選擇電力電纜方面。諧波引起電纜發(fā)熱的危害，是在在礦井供配電系統(tǒng)電力電纜截面的選擇過程中必須要考慮到的。對于連接諧波主要擾動源設(shè)備的配線，確定電纜載流量時應(yīng)留有足夠裕量，必要時可適當(dāng)放大一級選擇電纜截面。

（2）無功補(bǔ)償電容器的配置。在進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)倪^程中，在有諧波的礦井供配電系統(tǒng)中，不能采用常規(guī)補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行。通過使用調(diào)諧式電容器組，為避免電容器組與系統(tǒng)產(chǎn)生串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振，其也就是在補(bǔ)償電容器中加串調(diào)諧電抗器。通過電抗器的使用避開諧波電流可能出現(xiàn)的頻率，這種電抗器被稱為調(diào)諧電抗器，通過使用帶有這種電抗器的電容器組確保電容器組不會因為諸如系統(tǒng)阻抗、投入段數(shù)、系統(tǒng)配置、負(fù)荷狀況等原因而發(fā)生諧振。

（3）諧波補(bǔ)償裝置進(jìn)行補(bǔ)償。礦井中的主要諧波源是指大功率的提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)等等，對于這些主要諧波源在運(yùn)行過程中會引起較嚴(yán)重的高次諧波污染。增加諧波補(bǔ)償裝飾，可以擬制變頻器在運(yùn)行中產(chǎn)生的諧波，使輸入電流成為正弦波。采用LC調(diào)諧濾波器進(jìn)行諧波補(bǔ)償?shù)姆绞剑涫潜容^傳統(tǒng)的方式，這種傳統(tǒng)方式其可以補(bǔ)償諧波，也可以對無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。不過其也有缺點，就是其補(bǔ)償?shù)奶匦詴艿蕉喾矫娴挠绊?，包括礦井供配電系統(tǒng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)等，其容易與系統(tǒng)之間發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波被放大，在嚴(yán)重的時候，其還會導(dǎo)致LC濾波器燒壞。由于該裝置的結(jié)果簡單，即使其只能對固定頻率的諧波進(jìn)行補(bǔ)償，而且效果也不是很好，不過其仍然是現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的一種。在電力電子器件的應(yīng)用普及以后，在進(jìn)行諧波補(bǔ)償中運(yùn)用有源電力濾波器已經(jīng)成為了一種主要的方式。采用這種濾波器其對諧波有跟蹤作用，尤其是對那些頻率以及幅值變化的諧波。其工作原理是在補(bǔ)償對象中檢測出諧波電流，然后產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等、極性相反的補(bǔ)償電流，從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。

2 結(jié)語

該文從實際談到了諧波的來源主要由諧波電流源產(chǎn)生，當(dāng)正弦基波電壓施加于非線性設(shè)備時，設(shè)備吸收的電流與施加的電壓波形不同，電流因此發(fā)生畸變，諧波電流注入到煤礦電力系統(tǒng)中，這些非線性設(shè)備就成為電力系統(tǒng)的諧波源。在工作中怎么采取消除或抑制諧波危害的防范措施有效的預(yù)防諧波的形成來進(jìn)行防范和治理，以達(dá)到符合供電要求，保證安全供電的目的。

參考文獻(xiàn)

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