浅谈煤矿供配电系统谐波的危害及治理

杨建平

摘 要：在《煤矿质量标准化标准基本要求及评分办法》里有明文规定，“应定期检测电网谐波，谐波参数不超过规定”，为了使大家更好的了解煤矿供电系统谐破的危害以及治理方法，根据多年来在煤矿一线从事供电工作的经验和参阅各种资料，撰写了该文。该文中我结合实际谈到了谐波的来源以及来源的原理，在工作中怎样有效的预防谐波的形成以及治理方法，通过对该文的了解可以在供配电工作中有效的进行防范和治理，以达到符合供电要求，保证安全供电的目的。

关键词：煤矿 供配电 谐波 危害及治理

中图分类号：TD61 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（a）-0080-01

在《煤矿质量标准化标准基本要求及评分办法》里有明文规定，“应定期检测电网谐波，谐波参数不超过规定”，为了更好的了解煤矿供电系统谐破的危害以及治理方法，结合多年工作经验和参考文献，撰写了该文。该文从实际谈到了谐波的来源以及来源的原理，在工作中怎样有效的预防谐波的形成以、治理以及供配电工作中怎样有效的进行防范和治理，以达到符合供电要求，保证安全供电的目的。

电力是我们生活和生产中都不能缺少的一部分，对于理想的交流电网，大家都希望电压其会周期性变化，形成正弦波，对于用电者，也希望所采用的是电压保持理想正弦波的电。随着现在社会的发展，近几年来电力电子装备的应用在不断的增加，各种变频设备、整流设备等电力半导体装置也在不断的应用。而由于使用电力半导体装置其会导致非线形的负载，这样就会使电压、电流等并不是完全的正弦波，根据傅立叶级数分析，可分解成基波分量和谐波分量。谐波其是由于多方面的原因产生的一种电流的畸变，要是这样的谐波电流流入到煤矿电力系统中，其就会导致系统受到多方面的影响，轻则缩短设备使用寿命，重则会导致设备损坏以及人身安全，因此对煤矿供配电系统的谐波进行治理非常有必要。

1 正文部分

1.1 煤矿供配电系统中谐波的原因和危害

半导体的非线性元件其是在煤矿供配电系统中应用广泛的一种，在矿井提升机、通风机、主排水泵等等能电力电子设备方面都有应用，而且在变频器、交直流换流设备、变流器、整流设备等方面也都有应用，可以说其是应用范围非常广泛。而在煤矿供电网络中，谐波有很多方面的危害，其会导致电网的功率损耗增加，减少设备的使用寿命，同时也会导致接地保护的功能受到影响，也会导致线路和设备过热等。除了这些以外，其还会引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电力互感器，变电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗，使造成供电网络设施损坏、元器件老化，造成电子保护装置误动作，增大附加磁场的干扰等。

谐波其会导致变压器的铜损增加，而且其还会导致变压器的基波负载容量下降，效率降低，对变压器的使用寿命也会有严重影响，使其寿命减少，噪声也会增加。同时产品谐波的话，其还会导致电动机的铁损和铜损，因此而引起额外的升温，导致电动机的效率因此下降，这样也会导致很多不必要的浪费，使生产受到影响，而且其对电动机的影响与对变压器的影响有相同之处，也会导致其设备的使用寿命降低，噪音也会因此增大。对电容器也会有所影响，导致电容器过电流，会导致电容器迅速发生故障。电容器会导致在导体中非正弦波电流与具有相同方均根值的纯正弦波电流相比，这样就会导致额外升温，还可以减小额定载流量，对矿井供配电系统产生严重影响。此外，由于谐波对通讯的影响，其会导致信号的传输质量降低，就会导致响声以及图像等的清晰度，严重的时候还会导致设备损坏，危及到工作人员的安全等方面的问题。

1.2 煤矿供配电系统谐波治理

谐波的存在是导致矿井安全生产以及安全生活隐患的最主要问题，所以在实际工作中必须要对煤矿供配电系统谐波进行治理。在治理的过程中要根据国家对于谐波污染的治理要求，采取必要的措施进行治理。

（1）选择电力电缆方面。谐波引起电缆发热的危害，是在在矿井供配电系统电力电缆截面的选择过程中必须要考虑到的。对于连接谐波主要扰动源设备的配线，确定电缆载流量时应留有足够裕量，必要时可适当放大一级选择电缆截面。

（2）无功补偿电容器的配置。在进行无功补偿的过程中，在有谐波的矿井供配电系统中，不能采用常规补偿系统进行。通过使用调谐式电容器组，为避免电容器组与系统产生串联谐振或并联谐振，其也就是在补偿电容器中加串调谐电抗器。通过电抗器的使用避开谐波电流可能出现的频率，这种电抗器被称为调谐电抗器，通过使用带有这种电抗器的电容器组确保电容器组不会因为诸如系统阻抗、投入段数、系统配置、负荷状况等原因而发生谐振。

（3）谐波补偿装置进行补偿。矿井中的主要谐波源是指大功率的提升机、通风机等等，对于这些主要谐波源在运行过程中会引起较严重的高次谐波污染。增加谐波补偿装饰，可以拟制变频器在运行中产生的谐波，使输入电流成为正弦波。采用LC调谐滤波器进行谐波补偿的方式，其是比较传统的方式，这种传统方式其可以补偿谐波，也可以对无功功率进行补偿。不过其也有缺点，就是其补偿的特性会受到多方面的影响，包括矿井供配电系统阻抗和运行状态等，其容易与系统之间发生并联谐振，导致谐波被放大，在严重的时候，其还会导致LC滤波器烧坏。由于该装置的结果简单，即使其只能对固定频率的谐波进行补偿，而且效果也不是很好，不过其仍然是现在广泛应用的一种。在电力电子器件的应用普及以后，在进行谐波补偿中运用有源电力滤波器已经成为了一种主要的方式。采用这种滤波器其对谐波有跟踪作用，尤其是对那些频率以及幅值变化的谐波。其工作原理是在补偿对象中检测出谐波电流，然后产生一个与该谐波电流大小相等、极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含有基波分量。

2 结语

该文从实际谈到了谐波的来源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，电流因此发生畸变，谐波电流注入到煤矿电力系统中，这些非线性设备就成为电力系统的谐波源。在工作中怎么采取消除或抑制谐波危害的防范措施有效的预防谐波的形成来进行防范和治理，以达到符合供电要求，保证安全供电的目的。

参考文献

[1] 刘燕燕，亓跃峰.电网谐波危害分析及在煤矿生产中的应用[J].现代电子技术， 2005（18）.

[2] 吴震春，任子晖，仇润鹤.煤矿电网谐波的测试与分析[J].煤炭科学技术，1993 （6）.

[3] 煤矿安全质量标准化基本要求及评分标准[S].煤炭工业出版社，2013.endprint