变频器在煤矿井下应用存在问题及解决措施

王民廷

（淮南矿业集团西部公司色连二矿,内蒙古 鄂尔多斯 0 1 7 0 0 0）

变频器在煤矿井下应用存在问题及解决措施

王民廷

（淮南矿业集团西部公司色连二矿,内蒙古 鄂尔多斯 0 1 7 0 0 0）

伴随着变频器技术的发展，其被广泛应用于各个生产领域，在煤矿井下其优良的性能，极大地提高煤矿生产效率，但是在其应用过程中，还存在着诸多问题，包括谐波污染、电磁干扰、变频器散热等问题，本文笔者对变频器在色连二矿煤矿井下应用中所存在的具体问题进行了简单分析，并提出了几点解决措施。

变频器；煤矿井；问题与措施

色连二号井田位于内蒙古自治区鄂尔多斯高头窑矿区东北部，行政区划属于鄂尔多斯市东胜区罕台镇管辖，距东南方向的鄂尔多斯市东胜区约1 3 k m；色连二矿设计生产能力为4.0 0 Mt/a。矿井工业资源储量为5 4 9 1 2 6 k t，矿井设计可采储量3 4 5 5 7 5 k t，全矿井服务年限6 1.7 a。矿井副井提升系统、无极绳运输、主皮带机系统以及选煤厂皮带等大型煤矿设备全部使用变频器调速启动，变频器的应用能够减少设备磨损，提高设备的使用效率，进而提高矿井生产的效率，同时降低电耗。变频器调速机应用的范围不断扩大，且已经取代直流调速机，若能有效的控制其应用中极易出现的故障，则具有较大的应用前景。

1 变频器在煤矿井下应用存在的问题

1.1 电磁干扰问题

变频器周围若出现干扰源，则干扰源能够通过电源线或者辐射的方式，侵入到变频器内部，进而造成控制回路出现误操作情况，使得变频器由于受到干扰出现保护。

电磁干扰的主要途径包括外部组件给变频器造成干扰、变频器给外部组件造成干扰。其中外部组件干扰主要是设备对局域电网造成的非线性负载，其产生的谐波给其他设备造成谐波干扰，进而造成电网污染。而变频器干扰则指的是其对周围组件造成的干扰。

1.2 变频器散热问题

变频器应用在煤矿井下，其在运行的过程中会出现电能损耗，使得变频器迅速升温，损耗问题主要出现在主回路线路上，而控制电路上很少出现损耗问题，加之变频器构造中多使用电子元器件，其对温度的敏感度较强，因此在其运行过程中，温度要控制在0～5 5℃，以此确保工作系统运行的稳定性，最佳温度在4 0℃以下。变频器散热问题直接影响着设备的质量，因此需要加以有效的控制。

1.3 谐波污染问题

煤矿井下使用的多为高压变频器，其容量相对较大，变频器内部线路为非线性整流电路，其在运行中会产生大量的谐波，给电网造成污染，进而影响电网系统的安全性，主要影响电压器运行，高次谐波会使得变压器运行温度不断升高，增大变压器绕组上的电压峰值，影响无功补偿装置的正常运行，严重影响电能计量表计量的准确性。

2 解决变频器在煤矿井下应用存在的问题的措施

2.1 消除电网污染的措施

针对变频器运行给电网造成的污染问题，可以采取整流变压器的方式，通过采取移向绕组法，以此消除谐波的危害，确保电网能够正常运行，其主要的应用原理是：高压变频器的电网一侧，通常设有整流变压器，就此利用整流变压器，采取二次侧相移的方法，来消除其输入的谐波。或者采取P WM法，来消除电网污染问题，主要是在变频器整流环节以及逆变环节，采取相同电路与控制电路，在整流回路中使用可控器件，进而使得变频器整流侧也可以采取P WM控制，以此使其输出的电流波形，能够始终为正弦波，以此消除谐波的影响。

除此之外还可以通过设置谐波滤波器，以此消除谐波，其主要是采取的是先污染后治理的方法，应用效果相对较差，需要基于变频器实际特性，来设置谐波滤波器参数，进而减弱谐波电流峰。

2.2 抗电磁干扰措施

2.2.1 空间隔离

采取空间隔离法，主要是把极易产生干扰的设备隔离，在空间上将其分离，即使出现电磁干扰，也会在传输过程中减弱，以此减少设备干扰，该种方法的应用成本较低，且能够有效地减少电磁。但是在应用时需要考虑其空间限制，若隔离面积不足，则很难达到有效隔离，因此该种方法应用在煤矿井下，需要结合煤矿井下的空间情况，在条件允许下，尽量将极易出现电磁干扰问题的设备分开设置，将动力配电柜或者其他不易受到变频器干扰的设置，放置在中间位置。

为了防止变频器出现振动干扰，则可以连接交流电抗器，将其安装在变频器与电动机之间，以此减少变频器产生的高次谐波，将其安装在最靠近变频器的位置，进而缩短引线的距离。

2.2.2 加装滤波器

为了减少变频器给其他设备造成干扰，可以使用屏蔽电缆，线路中使用的动力线与控制线全部使用屏蔽电缆，在布线时尽量不选择平行布线的方式，若采取平行布线方法，则电缆线路之间的距离要大于2 0 0 mm，当小于2 0 0 mm时，则需要增加隔离挡板。或者在微机控制板或者P L C输入电源处，安装E MI滤波器与高频磁环，以此来减少电磁干扰，变频器布设E MI滤波器，能够有效的减少传到过程中的电磁干扰，以此减少谐波污染。

加装直流电抗器L 1、L 2，能够提高变频器功率因数，以此减少谐波污染，在安装时，若电机和变频器的距离＞1 0 0 m，则需要增加输出电抗器L 3，在变频器侧，同时需要解决漏电保护辐射干扰，减少外部环境的辐射干扰，可以采取钢管穿线法，或者采取屏蔽电缆法，做好接地处理，需要注意的是：采取上述方法，极易造成过流问题，因此必须要增加交流输出电抗器L 3。

2.2.3 屏蔽干扰

将变频器放置于封闭的金属壳内部，将金属壳接地，以此控制并将外界辐射减少到最小，避免给其他设备以及电子线路，造成电磁干扰问题。需要注意的是：由于变频器的结构较为精细，是由微处理器构成，极易给其他组件造成干扰，进而引发错误，组件被电磁干扰，可以通过多种途径，尤其是电缆线路。因此需要对电缆线路加强控制，使用屏蔽线或者屏蔽层，在连接线路时，要将靠近变频器的一侧与电路公共端相互连接，切不可以直接连接在变频器接地端，或者直接接地，对于屏蔽层的另一端，则要做好悬空处理。

2.3 解决变频器散热问题的措施

变频器在煤矿井下应用，在运行的过程中，受到环境因素以及设备自身性质等影响，使得其较为容易发生散热问题，因此需要确保使其内部电子器件保持在正常运行温度下，进而减少由于散热问题造成设备故障或者其他运行问题。为了避免出现此类问题，可以使用强冷风扇来强制散热，将其安装在变频器内部，由冷风扇来促进空气流通，将变频器运行产生的热能带走，通过检测风扇运行情况，来监测变频器运行状态，进而能够及时发现变频器运行故障。

由于煤矿井下空间相对封闭，极易使得变频器出现散热问题，因此需要采取相应的措施，来降低变频器安装环境的温度，若条件允许，尽量将其安装在独立的机房内，并且配置空调，合理设计风道，按照相关的标准安装，确保其能够拥有独立的散热空间。

3 结语

综上所述，变频器技术水平不断提高，能够极大程度上提高煤矿井下生产系统运行的效率。但是在实际工作运行中，变频器的应用还存在着诸多问题，需要加以改善。文中对其应用中常见的问题，做了简单的分析，并针对具体的问题，提出了相应的解决措施。

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