浅谈矿井供电系统谐波的危害及消除办法

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1、浅谈矿井供电系统谐波的危害及消除办法肾希龙浅谈矿井供电系统谐波的危害及消除办法摘要：本文分析了矿井供配电系统中谐波的成因和危害，并积极根据实际矿井生产需要提出了治理谐波的必要性及有针对性的浅谈消除或抑制矿井供电系统谐波的措施。关键词：谐波、谐波危害、谐波治理矿井供配电系统屮谐波的危害已经广为人知,本文就矿井供配电系统谐波的成因与危害做了简要探讨，并提出了一些针对性的治理措施。供电质量包括系统电压、频率的合格率，峰值、超限电压持续时间、停电时间，以及电网谐波含量等诸多方面。其中谐波问题一直是主要的电

2、能质量问题。谐波广泛存在于供配电系统各个坏节，谐波电流会在公用电网引起电压畸变，也会对企业内部电网其它电气设备产生不利影响，其至造成危害。治理好谐波，不仅能降低电能损耗，而且能延长电气设备使用寿命，改善电磁环境,提高产品的品质。在一个理想的交流电网中，各相电压随时间作周期性变化，并且呈正弦波形，煤矿企业或其他用电企业都非常希望电压保持理想正弦波形。但是实际上由于某些具有非线性特性的电网元件的影响，使电网电压偏离正弦波形，特别是近年來电力电子装置在我国煤炭工业中的应用日益广泛，煤矿供配电电网中愈来愈

3、广泛地使用变频设备、整流设备等电力半导体装置。电力半导体装置是非线形负载，其电压、电流波形实际上不是完全的正弦波形,而是不同程度畸变的非正弦波。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,电流因此发工畸变，谐波电流注入到煤矿电力系统中，这些非线性设备就成为煤矿电力系统的谐波源。一、矿井供配电系统中谐波的原因和危害矿井供配电系统中的主要谐波来源是含半导体的非线性元件，如为矿井提升机、通风机、主排水泵、

4、带式输送机、架线式电机车等设备节能和控制用的电力电子设备，诸如各种变频器、交直流换流设备、变流器、整流设备等。矿井供电网络谐波的危害主要是造成电网的功率损耗增加，电气设备寿命缩短，接地保护功能失灵，遥控功能失常，线路和设备过热等，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，增大附加磁场的下扰等。当谐波电流流经变压器时会导致铜损（变压器在带有负载运行时，原、副边便有电流通过，由于原副、边线

5、圈都有一定的电阻，当电流流过电阻时，便产生了损耗）和杂散损耗增加，谐波电压则会使铁损（变压器铁芯的磁通由于是交变的，所以产生了磁滞损耗和涡流损耗）增加。还可导致变压器的基波负载容量下降，效率降低以及变压器铁芯振动，噪声增加寿命缩短；谐波电流和电压会造成电动机铁损和铜损的增加引起额外温升，导致电动机效率降低，同时还产生附加转矩增加噪声，造成电动机振动而降低使用寿命;谐波会造成电容器过电流，使电容器与供配电系统产生并联谐振或串联谐振，这将造成电容器迅速发生故障。同时,电容器会放大谐波，增大谐波对矿井供

6、配电系统的影响；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，会引起额外温升，减小额定载流量,引发导体绝缘破坏或烧毁；此外，谐波会对通讯和信息系统产生干扰,降低信号的传输质量，不仅影响声、像的清晰度和信息传输的准确性，严重时还会造成设备损耗增加，加速绝缘介质老化，降低设备使用寿命或因长期过热损坏,影响控制保护及检测装置的工作精度和可靠性，特别是高次谐波发生谐振时，最易使电容器负荷过热、过负荷、振动和发出声音,甚至损坏，危及人身安全。另外，矿井供配电系统中的谐波电压和电流会导致供配电系统

7、中各类保护及口动装置产生误动或拒动，破坏微机保护、综合自动化装置，还会使仪表和电能计量出现较大误岸，谐波如果不经过治理直接进入上级电网，将会给电网带来严重的谐波污染。二、矿井供配电系统谐波治理鉴于谐波存在矿井生产、工作多方面的危害，对矿井安全生产和生活存在很大隐患，根据国家对谐波污染的治理耍求，采取必要而有的措施，避免或补偿已产生的谐波尤为重要。在矿井供配电系统中，应积极采取消除或抑制谐波危害的防范措施。1、电力电缆的选择。在矿井供配电系统电力电缆截面的选择中,应考虑谐波引起电缆发热的危害。对于连

8、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,必要时可适当放人一级选择电缆截面，防止谐波危害的发生。2、合理选择变压器。正确合理地选择变压器的接线方式，能阻止不平衡电流和3N次谐波电流从原边传到电源配电系统屮。在三角形/星形变压器里，不平衡电流和3N次谐波电流在原边绕组内循环流动而不会传入电源配电系统中。矿井供配电系统中各级变压器应多采用三角形/星形变压器。在根据负载确定电力变压器额定容量时，应考虑谐波畸变而留有裕量。在矿井设计中一般应保证变压器负荷率在70%〜80%