煤礦供配電系統(tǒng)的諧波危害及防治對策分析

摘 要：隨著科學技術的不斷進步，電能被應用到了各個領域，電能在煤礦領域的應用有效提高了煤礦生產效率，促進了煤礦企業(yè)發(fā)展，供配電系統(tǒng)已成為煤礦生產、作業(yè)中不可或缺的重要工具。但由于煤礦環(huán)境復雜，供配電系統(tǒng)易受到影響發(fā)生故障。煤礦供配電系統(tǒng)故障的發(fā)生將直接影響煤礦的正常生產，諧波就是影響煤礦供配電系統(tǒng)穩(wěn)定的常見原因之一。諧波的產生會導致相關設備電壓和電流負擔增加，造成波形畸變，影響供配電系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，甚至造成設備損壞，給煤礦帶來安全隱患。做好煤礦供配電系統(tǒng)的諧波防治至關重要。本文將針對煤礦供配電系統(tǒng)的諧波危害及防治對策展開研究。

關鍵詞：煤礦；供配電系統(tǒng)；諧波危害；防治對策

煤炭是我國社會主要資源之一，對社會發(fā)展和經濟建設起著積極推動作用。煤礦生產過程中供配電系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用，是煤礦的重要基礎設施。但煤炭供配電系統(tǒng)所處環(huán)境復雜，受到諧波影響后電流會發(fā)生畸變，這些電流流入煤礦電力系統(tǒng)后會直接影響供配電穩(wěn)定性，縮短電力設備使用壽命，導致設備燒毀，甚至威脅工人人身安全。這不僅會影響正常生產，還會給煤礦企業(yè)造成經濟損失，會引起社會不良影響。因此，煤礦企業(yè)必須提高對諧波危害的重視，加強防治。

一、煤礦供配電系統(tǒng)的諧波危害

近年來，煤礦生產中對電能的應用越來越廣泛，煤礦生產正在逐步走向工業(yè)化、現(xiàn)代化。但由于煤礦生產環(huán)境具有一定特殊性和復雜性，所以煤礦供配電系統(tǒng)在輸電、配電、用電過程中都有可能受到諧波影響。煤礦供配電系統(tǒng)中諧波主要來自半導體的非線性元件，例如，各種變頻器、通風機等等[1]。這些非線性元件運行中具有非線性磁化曲線、鐵芯內飽和特性，會導致磁化電流呈尖頂性，含有大量奇次諧波，所以會增加電流和電壓負荷，使其工作點偏離線性，產生諧波電流。諧波電流的產生對供配電系統(tǒng)和電氣設備都會產生不良影響，用電網(wǎng)元件受到諧波影響后，用電及輸電設備性能將大大降低，嚴重時甚至會造成電網(wǎng)癱瘓，導致元件故障。另一方面，在持續(xù)影響下，還會導致線路升溫，電纜就可能因過載過熱，造成絕緣層毀壞，引起火災事故。此外，諧波還會對變壓器造成不利影響。變壓器在受到諧波影響后會引起局部發(fā)熱，導致頻率和電流的增加，使額外損失上升，造成變壓器負荷能力下降，噪聲增大。這對變壓器來說危害極大，將會直接影響變壓器使用壽命，相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，變壓器設備故障百分之六十五由諧波造成[2]。另一方面，諧波對通信信號也有著很大危害，會對通信信號造成干擾，降低通信質量，甚至導致傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)丟失，使通信系統(tǒng)無法正常傳遞信號。另外，諧波還會導致保護與控制設備發(fā)生誤動現(xiàn)象，這種誤動現(xiàn)象對供配電系統(tǒng)危害極大，不僅會導致計量儀表出現(xiàn)誤差問題，同時還會造成設備故障點擴大，使整個區(qū)域的系統(tǒng)都陷入癱瘓。

二、煤礦供配電系統(tǒng)諧波防治的對策

通過前文的分析，不難看出諧波對煤礦供配電系統(tǒng)的危害性，做好諧波防治是保障供配電系統(tǒng)穩(wěn)定，保障安全生產的重要工作。下面通過幾點來分析煤礦供配電系統(tǒng)諧波防治的對策：

（一）科學選擇變壓器

變壓器是整個供配電系統(tǒng)的核心設備，直接影響著供電著穩(wěn)定性和可靠性。為了降低諧波對變壓器的干擾，保障變壓器安全運行，做好變壓器選擇至關重要。不同變壓器性能和特性不同，對諧波畸變留有裕量也有所不同。在變壓器選擇時，必須要結合負載容量確定變壓器定額容量，根據(jù)諧波畸變留有裕量來確定，從而避免變壓器因諧波干擾發(fā)熱現(xiàn)象的發(fā)生。另外，還要科學選擇變壓器的接線方式，以實現(xiàn)阻止不平衡電流和諧波電流流入供配電系統(tǒng)。此外，還要考慮到現(xiàn)場環(huán)境，以保障經濟性、穩(wěn)定性、適用性，避免造成資源浪費。

（二）合理選擇電力電纜

煤礦供配電系統(tǒng)故障電纜選擇必須重點考慮，若電纜選擇存在問題極易引起火災，造成生產安全事故。電纜選擇必須要考慮到諧波引起的發(fā)熱問題，要根據(jù)諧波影響程度確定電力電纜截面[3]。連接諧波主要擾動源設備的配線選擇中要保障電纜載流量時留有足夠裕量，盡可能選擇放大一級的電纜截面，以提高電纜的耐用性和負荷承載能力。此外，在三相四線制系統(tǒng)中，中性線截面確定時要考慮到三次諧波電流和高次諧波電流流入時引起的集膚效應，避免由于集膚效應造成電纜發(fā)熱，引起火災，帶來安全隱患。

（三）加裝靜止無功補償裝置

通過加裝靜止無功補償裝置能夠有效補償負載的無功功率，向相關設備提供容性無功功率，補償設備的無功需求，提高電網(wǎng)效率和功率因數(shù)，同時還能夠減小負載電流，降低電路損耗。由于諧波多是由大功率設備引起，通過靜止無功補償裝置就可以抑制變頻器運行中產生諧波，對無功功率進行補償，使流入電流成為正弦波，降低諧波電流產生幾率。但加裝靜止無功補償裝置時易對供配電運行狀態(tài)和阻抗產生影響，并且容易與系統(tǒng)間發(fā)生并聯(lián)諧振，放大諧波，導致LC濾波器燒毀，引起火災。所以應用過程中必須要對并聯(lián)諧振問題進行全面考慮，避免電容器組與系統(tǒng)產生串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振。通常情況下應選擇調諧式電容器組，該裝置結構簡單，成本低，容易安裝，能夠避開諧波電流可能出現(xiàn)的頻率，保障整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

三、結束語

新經濟環(huán)境下，人類對煤炭資源的需求量越來越大，煤炭開采力度隨之提高，市場競爭日益激烈，煤炭企業(yè)想要提高競爭實力，保障安全生產，必須做好諧波防治，通過分析不難發(fā)現(xiàn)諧波對供配電系統(tǒng)的有著巨大的危害性，做好諧波防治對供配電系統(tǒng)來說具有重要意義。所以在電氣設備、電子設備選擇時，必須充分考慮諧波危害問題。

參考文獻：

[1]羅杰.分析煤礦供配電系統(tǒng)諧波的成因與危害[J].科技與企業(yè)，2014，24：202.

[2]范紅娟，王利民.煤礦供配電系統(tǒng)中諧波的分布及治理對策研究[J].山東工業(yè)技術，2013，12：94+97.

[3]王寧生.煤礦企業(yè)供電系統(tǒng)諧波治理措施研究[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2011，08：184.