1、礦井供電系統諧波的危害及消除辦法劉進悅供配電系統中諧波的危害已經廣為人知,本文就煤礦供配電系統諧波的成因與危害做了簡要探討,并提出了一些針對性的治理措施。 供電質量包括系統電壓、頻率的合格率，峰值、超限電壓持續時間、停電時間，以及電網諧波含量等諸多方面。其中諧波問題一直是主要的電能質量問題。諧波廣泛存在于供配電系統各個環節，諧波電流會在公用電網引起電壓畸變，也會對企業內部電網其它電氣設備產生不利影響，甚至造成危害。治理好諧波，不僅能降低電能損耗，而且能延長設備使用壽命，改善電磁環境,提高產品的品質。 在一個理想的交流電網中，各相電壓隨時間作周期性變化，并且呈正弦波形，煤礦企業或其他用電企業都非

2、常希望電壓保持理想正弦波形。但是實際上由于某些具有非線性特性的電網元件的影響，使電網電壓偏離正弦波形，特別是近年來電力電子裝置在我國煤炭工業中的應用日益廣泛，煤礦供配電電網中愈來愈廣泛地使用變頻設備、整流設備等電力半導體裝置。電力半導體裝置是非線形負載，其電壓、電流波形實際上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸變的非正弦波。根據傅立葉級數分析，可分解成基波分量和諧波分量。諧波主要由諧波電流源產生，當正弦基波電壓施加于非線性設備時，設備吸收的電流與施加的電壓波形不同,電流因此發生畸變，諧波電流注入到煤礦電力系統中,這些非線性設備就成為煤礦電力系統的諧波源。 一、煤礦供配電系統中諧波的原因和危害 煤

3、礦供配電系統中的主要諧波源是含半導體的非線性元件，如為礦井提升機、通風機、主排水泵、帶式輸送機、架線式電機車等設備節能和控制用的電力電子設備，諸如各種變頻器、交直流換流設備、變流器、整流設備等。煤礦供電網絡諧波的危害主要是造成電網的功率損耗增加，設備壽命縮短，接地保護功能失靈，遙控功能失常，線路和設備過熱等，還會引起變電站局部的并聯或串聯諧振，造成電力互感器，變電站系統中的設備和元件產生附加的諧波損耗，使造成供電網絡設施損壞、元器件老化，造成電子保護裝置誤動作，增大附加磁場的干擾等。 當諧波電流流經變壓器時會導致銅損和雜散損耗增加，諧波電壓則會使鐵損增加。還可導致變壓器的基波負載容量下降，效率

4、降低以及變壓器鐵芯振動，噪聲增加壽命縮短；諧波電流和電壓會造成電動機鐵損和銅損的增加引起額外溫升，導致電動機效率降低,同時還產生附加轉矩增加噪聲,造成電動機振動而降低使用壽命;諧波會造成電容器過電流,使電容器與供配電系統產生并聯諧振或串聯諧振,這將造成電容器迅速發生故障。同時，電容器會放大諧波，增大諧波對礦井供配電系統的影響；在導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，會引起額外溫升,減小額定載流量,引發導體絕緣破壞或燒毀；此外,諧波會對通訊和信息系統產生干擾,降低信號的傳輸質量,不僅影響聲、像的清晰度和信息傳輸的準確性，嚴重時還會造成設備損壞，危及人身安全；另外，礦井供配電系統

5、中的諧波電壓和電流會導致供配電系統中各類保護及自動裝置產生誤動或拒動，破壞微機保護、綜合自動化裝置，還會使儀表和電能計量出現較大誤差，諧波如果不經過治理直接進入上級電網，將會給電網帶來嚴重的諧波污染。二、煤礦供配電系統諧波治理 鑒于諧波存在多方面的危害，對礦井安全生產和生活存在很大隱患，根據國家對諧波污染的治理要求，采取必要而有效措施，避免或補償已產生的諧波尤為重要。在礦井供配電系統中，應積極采取消除或抑制諧波危害的防范措施。 1、電力電纜的選擇。在礦井供配電系統電力電纜截面的選擇中,應考慮諧波引起電纜發熱的危害。對于連接諧波主要擾動源設備的配線,確定電纜載流量時應留有足夠裕量,必要時可適當放

6、大一級選擇電纜截面。 2、合理選擇變壓器。正確合理地選擇變壓器的接線方式,能阻止不平衡電流和3N次諧波電流從原邊傳到電源配電系統中。在三角形/星形變壓器里,不平衡電流和3N次諧波電流在原邊繞組內循環流動而不會傳入電源配電系統中。礦井供配電系統中各級變壓器應多采用三角形/星形變壓器。在根據負載確定電力變壓器額定容量時,應考慮諧波畸變而留有裕量。在礦井設計中一般應保證變壓器負荷率在70%80%,該裕量可防范諧波引起的變壓器發熱危害。 3、無功補償電容器的配置。在有諧波背景的礦井供配電系統中,不能采用常規的補償系統來進行無功補償。為避免電容器組與系統產生串聯諧振或并聯諧振,必須采用調諧式電容器組。調

7、諧式電容器組即在補償電容器中加串調諧電抗器。電抗器的主要作用是避開諧波電流可能出現的頻率。這種電抗器被稱為調諧電抗器,帶有這種電抗器的電容器組則被稱為調諧電容器組。使用調諧電容器組的目的不是為了顯著地降低諧波畸變,而是為了確保電容器組不會因為諸如系統阻抗、投入段數、系統配置、負荷狀況等原因而發生諧振。 4、諧波補償裝置進行補償。對礦井中的主要諧波源,如:大功率提升機、通風機、帶式輸送機的變頻設備,在運行過程中會引起較嚴重的高次諧波污染。為了擬制變頻器在運行中產生的諧波,需增加諧波補償裝置,使輸入電流成為正弦波。傳統的諧波補償裝置是采用LC調諧濾波器,它既可補償諧波,又可補償無功功率。但其補償特性受礦井供配電系統阻抗和運行狀態影響,易和系統發生并聯諧振,導致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒壞。另外,它只能補償固定頻率的諧波,效果不甚理想,但該裝置結構簡單,目前仍被廣泛應用。電力電子器件普及后,運用有源電力濾波器進行諧波補償將成為主要方法,有源濾波器的工作原