浅析煤矿供电系统谐波治理
摘要：随着科学技术的不断进步，电力电子设备不断被应用于煤矿企业的各个生产环节。它们在加快煤矿生产带来效益的同时也引起了电网中谐波电流的产生。谐波电流对煤矿企业供电系统产生较大影响，甚至会严重危害到煤矿的安全生产。本文分析了煤矿供电系统中谐波电流产生的原因及危害，并提出了三种治理煤矿供电系统谐波的措施，保证了煤矿供电的安全性与可靠性。
关键词：煤矿供电系统谐波治理
随着科学技术的不断进步，高科技设备也广泛应用于煤矿生产的各个环节。新设备的应用有效提高了煤矿的生产能力，但是现代煤矿普遍采用的矿井直流提升机、变频调速提升机以及电牵引采煤机等设备在工作过程中产生的谐波在煤矿供电系统的安全运行带来了很大的危害。煤矿供电系统中的谐波有可能引起瓦斯或者煤尘爆炸，威胁到整个矿井的安全生产，甚至会威胁到井下人员的生命安全。因此，我们应该认真分析谐波产生的原因及造成的危害，掌握抑制谐波的方法，确保煤矿企业的安全生产。
1、煤矿供电系统谐波产生的原因
在电力系统的发电、输电、配电以及用电等各个环节都有可能产生谐波，其中用电环节上使用的非线性负荷用电设备产生的谐波最多。煤矿供电系统中的非线性元件主要有矿井提升机、主排水泵、直流架线式电机车、变频控制带式输送机以及通风机等设备。除以上设备外在煤矿供电系统中大量存在的电力变压器也是一种非线性特性的用电设备。这些非线性负荷电气设备具有相同的特点，设备接收电网正弦波形式输出的电压，但是取用的由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成的非正弦波形的电流。
2、煤矿供电系统谐波的危害
(1)谐波对电动机的危害。由于谐波电流频率高，集肤效应明显的原因谐波电压和谐波电流会在电动机定子绕组和转子回路中产生附加的损耗，同时谐波电流产生的露磁也会加大附加损耗。由变频器控制的交流电动机，在谐波电压和谐波电流的影响下会产生轴承电流，尤其是对于大功率的电动机，甚至会烧坏电动机的轴承。
(2)谐波对电力电缆的危害。煤矿供电系统中电缆的分布电容对系统中产生的谐波电流具有放大作用，放大后的谐波电压可能使电网中的电压波峰升高，造成电缆线路介质损耗的增加，进一步破坏到电缆绝缘部分。电缆绝缘部分的损坏有可能引起电火花的产生，甚至酿成煤矿井下瓦斯与煤尘的爆炸事故，影响矿井的安全生产。
(3)引起继电保护的误动作。谐波电流的增大，将会使断路器的开断能力降低，可以导致继电保护和自动装置的误动作。尤其是像变压器合闸涌流中的这种幅值强大、谐含量也大的谐波分量，更容易引起继电保护的误动作。
3、煤矿供电系统谐波的治理
(1)合理选择变压器。在供电设计时合理选择变压器的接线方式，接线方式为三角形/星形的变压器，能阻止3的倍数次高次谐波电流和不平衡电流从变压器原边传到供电系统中。煤矿供电系统中的变压器多采用三角形/星形变压器。在矿井设计选择变压器时，一般考虑变压器的正常负荷率为70%~80%，考虑一定的裕量能够有效预防因为供电系统中的谐波引起的热危害。
(2)合理选择电力电缆的截面。电力系统中的谐波可能引起电力电缆的发热危害，在煤矿供电系统电力电缆的截面选择过程中应当充分考虑此问题，有效避免热危害，必要时可以适当放大一级所选电缆的截面。
(3)加装静止无功补偿装置。在煤矿机电设备中存在很多谐波源，矿井提升机、架线式电机车、带式输送机等设备就是重要的谐波源。这些设备除了可以产生谐波外，往往还会引起电压波动和闪变、三相电压不平衡等严重影响电网供电质量的现象。为了抑制电网中电压波动、三相电压不平衡、电压闪变，减少波动的谐波量，煤矿供电系统往往采取并联装设静止无功补偿装置的方式，这种方式还能有效提高煤矿电网的功率因数。
4、结语
随着电子计算机以及电力电子等包含现代化技术的设备在煤矿企业的广泛应用，煤矿供电系统的电能质量受到了很大的影响，甚至危及到整个矿井的安全生产。抑制煤矿供电系统中的高次谐波不仅能改善煤矿供电质量，还能避免因电网中谐波问题导致的各种事故的发生，保证煤矿企业的安全生产。
参考文献
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作者简介：王永庆（1969-）男，汉族。现在兖矿集团有限公司南屯煤矿运转工区从事矿井提升机的技术与管理工作。