关于煤矿供配电系统中谐波的治理研究
摘要：文章重点针对煤矿供配电系统中谐波的防范与治理工作展开了论述和分析，通过对一些实际情况的总结与探讨，就煤矿谐波的成因与治理提出了一些比较独到的意见和建议。
关键词：供配电煤矿谐波治理
一些煤矿为了能够节能，在提高电压质量的过程中,经常都是利用一些无功补偿的装置进行提高实际功率的因数,由于这些电力装置在具体运行的过程中都会产生大量的谐波,从而导致了供电系统的二度污染。这些谐波不但对所有的电网和电气设备造成危害，同时也对这些无功补偿的装置带来无可弥补的严重影响,所以只有进一步对谐波进行防范和治理，才能有效地提高整个供电过程中电压质量。
1、谐波在煤矿供电系统中的分析
谐波广泛分布于供配电系统中的各个环节，谐波电流的拥塞会在主电网系统上引起电压畸变，导致电网系统中的电压和电流波形严重失真，对其他电力设备和装置也会产生扰动，这将严重威胁矿井电网的电能质量和供配电设备的安全运行。煤矿供电网络大量的电力电子功率器件、各种装置在电网中的应用，在促进矿井生产运行中的节能和能量高效转换的同时，也给电网中电能质量造成了严重的污染，其主要原因就是电网谐波含量的普遍存在和不断生成。所以，治理好煤矿供电系统中散布的谐波，不仅能从根本上解决因谐波存在导致的电能损耗，提高和稳定电能质量，从而确保矿井安全运行，而且从长远看能延长电气设备的使用寿命，优化电磁环境，进而提高产品质量。
2、谐波危害煤矿供电系统的体现
通常情况下，煤矿电网中所产生的谐波源唯一来源就是一些非线性的元器件，诸如矿井的提升机、通风机、带式输送机等设备以及不同的变频器等等，这些电力设备都是产生谐波。这些谐波所导致的危害往往会直接导致供电设备使用周期的缩短、电网功率的损耗逐步增加、接地保护的所有功能逐渐丧失、设备和供电线路过热、遥控功能失去作用，如果谐波的波幅过大，有时候还将引起局部变电站的串联和并联的谐振，这必将引发变电站的整个系统中的元器件形成附加的谐波的损耗，这样一来就会加速了所有元器件的快速老化。笔者经过对一些煤矿供电企业的主井提升设备的电压、电流以及副井升降中的设备电压、电流和充电设备的进一步测试波形，发现在每一次的测试过程中，在某一个波段的电流谐波值经常出现异常偏高现象，远远超出了国家设定的限值，如果将此波段对比到矿井实际采用的脉动变流器，发现异常偏高的波段正好与设备实际采用的脉动下测算出的谐波值吻合；而对矿井下充电设备的测试采取与地面充电设备对比的方式，测试发现井下充电设备的各个谐波的含量都高于地面。通过以上两个测试分析来看，煤矿供电系统中普遍存在的电能质量问题的主要原因是谐波的大量存
在。所以，治理煤矿供电系统中的谐波问题还需从改造电力电子装置、过滤谐波的角度出发。
3、煤矿供电系统的谐波治理
3.1重设电缆
在电力电缆的缆截面的选择中，应事先考虑到谐波会引发电缆发热的因素，因p3.2改造谐波源
从电力电子装置本身出发，想方设法使其少产生谐波。前面的测试表明增加变流装置周期内的脉动次数可以有效地削减幅值起伏大的低次谐波特征的谐波，从而技术性地减少谐波源。这种方法需要对装置进行波段测试，然后对异常波段进行技术上的干预。另外，从设备来看，采用高频率的因数整流器也可以自动地进行谐波源改造。
3.3合理调整变压器
科学合理地对变压器的接线方式进行选择，能够大大阻止不平衡电流以及3N次谐波电流从整个原边传到整个电源配电系统之中。在星形/三角形的变压器里，一些不平衡的电流与3N次谐波电流经常会在原边绕组内进行循环流动，因此很难传入到电源的配电系统之中。矿井供配电系统中每一级变压器都应该多采用星形形/三角的变压器。在负载确定电力变压器额定容量的过程中，必须考虑谐波畸变而留有裕量，以防范谐波所引发的变压器发热等危害。
3.4 改变谐波补偿装置
矿井中的主要谐波源如大功率通风机、提升机、带式输送机的变频设备等，在整个运行的过程中都会引起比较严重的高次谐波污染。为了抑制变频器在具体运行中所产生的一些谐波，通常都是增加谐波补偿装置，把输入的电流替换成正弦波。最常见的一种滤波装置的方法就是将1.14kV母线变频器设立成为一个5次单调谐滤波器，电容器的实际安装的容量是270kVar，而单个的电容器实际安装容量是30kVar，通过角形进行接线，利用一串七并的接线方式进行连接；还有一种比较常见的方法就是在串级调速0.44kV母线上设立一个5次的单调谐滤波器，电容器实际安装容量也是270kVar，单个电容器实际安装容量同第一种方法一样，也是角形接线。
3.5 并联补偿配置
并不是所有的供电系统都是能能利用诸如有源或无源滤波器等一些传统的补偿装置来对其进行无功补偿的。在一些有大量的谐波存在的供电系统中，首先应该考虑到为了避免电容器组和系统所产生的串联谐振以及并联谐振，一般情况下都要采用调谐式电容器组。电抗器的主要作用是为了避开谐波电流出现的频率。使用调谐电容器组的目的不只是简单地为了显著地降低谐波畸变，而是为了
确保电容器组不会由于诸如投入段数、负荷状况、系统阻抗、系统配置等原因而产生谐振，进而保证电能不出现大量的损耗。
参考文献
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[2]李宗强,肖兰兰,王强.煤矿供电系统的谐波及抑止对策[J].煤矿现代化,2008(01).124-125.
