摘要：在我国社会经济发展过程中，煤矿企业占据十分重要的作用，供配电系统的谐波防治也成为相关部门广泛关注的问题。为了确保煤矿供配电系统可以保持正常的运行模式，相关工作人员应深入分析谐波产生的原因及危害，针对性的采取更多的解决措施，以更好的促进电力系统的安全稳定运行，促进我国煤矿企业的可持续发展。基于此，本文对煤矿供配电系统中谐波的分布及治理进行研究，以供参考。
关键词：煤矿；供配电系统；谐波
中图分类号：TM761 文献标识码：A
引言
煤矿生产对供电系统的安全可靠性要求非常高。目前，煤矿生产规模不断扩大，矿井用电量不断增加，对供电系统的“节能”方面提出了更高要求。电力系统的电压和无功，是保证系统安全可靠运行、降低有功网损及提高电能质量的重要部分。电压是衡量电网电能质量的重要指标之一，电压质量不仅影响电力用户的正常用电，而且影响整个系统的安全稳定运行。
1谐波的含义
电网中有一些特殊的电气装置，例如大功率整流器、中频、变频器、劣质节能灯等工作电流与电压不成比例的非线性负载。发电厂交流电源的频率原来为50hz，波形是正弦波，一般称为功率频率，但如果非线性设备在电网中工作，则会产生谐波。单相整流器以50hz为基础的波浪“全部”成为100hz、150hz、200hz等组件的信号，会出现谐波。电网中电压或电流波形是理想的正弦波。也就是说，包括频率大于50hz的电压或电流分量。电源系统频率高于50hz的电流或电压组件被称为谐波次数，谐波频率与50hz的比率是谐波次数，例如3次、5次和7次谐波电压(电流)的频率为150hz、250hz和350hz。据说，13次以上的谐波被称为谐波。电网中奇数谐波比较常见，最多3次、5次、7次、9次；甚至高潮是罕见的。谐波次数越高(频率越高)，谐波衰减越快，21次以上的谐波在电网中很少发生，因此谐波监测和控制不超过21次。
2谐波的危害
2.1微机保护与控制设备
供配电系统中的谐波会导致各种微机保护与控制设备发生误动问题，尤其在综合自动化装置中更为明显，很容易会扩大故障带来的负面影响，甚至还会瓦解区域系统。除此之外，谐波还会导致电能计量与仪表数值出现较大误差问题。若使用期间没有有效治理谐波问题，直接连接上级电网，则会为整个电网系统带来了严重的谐波污染问题。
2.2变压器超负荷工作
主变压器在设计和安装的过程中，考虑到容量值和实际开采注意事项等，在功率测定的过程中，不断添加和使用，容量超负荷应用后，各种大功率的开采设备不断添加和使用，容量超出了设计水平，此外考虑到成本问题和其他问题等，需要及时对供电系统本身进行优化应用。过负荷运行可能导致变压器老化，供电效率提升，甚至引起自燃以及火灾等，给企业带来严重的后果。
2.3电力电缆
谐波会导致导体出现额外升温问题，使其发生邻近效应，且随着频率的增大，线路电阻也随之增加，增大了电缆能耗，在减小额定载流量的基础上，破坏了导体的绝缘层，甚至还会出现火灾等安全隐患问题。
3煤矿供配电系统中谐波的治理对策
3.1无功补偿与谐波防治
选煤厂电网系统谐波控制不能在单点配煤厂变电站6kv母线上安装滤波器和补偿装置。这只对前一级别的电网起到保护作用，煤矿厂6kv总线以下的用户仍然被高潮污染，因此只有全面的控制才能实现目的。无功补偿和防谐波方法包括电抗器滤波器、调谐滤波器和恒定电网的等效阻抗位置，在无功补偿电容器中线程6%的容量阻力。增加整流器的相数或脉动数有效减少谐波成分的其他有效措施；整流变压器采用dyn ll连接，3n谐波激励电流在△接线的一级绕线中循环，不注入共同的高压电网。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆短路容量较大的电网中供电系统的谐波容量、非线性负载容量增加、连续工作谐波源负载在选煤厂变电站总线上安装TCR、TCT或Sr型静态无功补偿装置，可有效减少谐波量。对于经常启动的谐波源负载(如浆泵、真空泵、压力风扇和振动筛)，可以在用户端安装静态无功补偿装置SVC，以便在负载运行时吸收随机冲击负载引起的谐波。
3.2引进新型的消除谐波设备
在设备件的容量值分析阶段，容量区间的自动化调节是重点，能积极为矿井的各个设备提供功率参数和因数，根据供电量和能源动力指标等，要求注重的是矿井下供电系统的设备运行管理，采用静止无功发生器进行应用后，采用大功率的电力电子器件实现无功能能量的变化，在电源分析中，积极进行响应。
3.3安装谐波补偿装置
谐波补偿装置主要采用了LC调谐波滤器，可以在谐波源吸收谐波，在补偿谐波的基础上，补偿了无功功率。但受煤矿供配电系统运行状态以及阻抗等因素的干扰，其极易发生并联谐振问题，甚至会烧毁LC滤波器。同时，这种装置结构简单，只可以补偿固定频率的谐波，没有达到预期效果。随着电力电器器件的不断发展，有源滤波器得到了广泛采用，其可以与原谐波电流产生大小相等、方向相反的谐波电流，保证电网电流中仅包括基波分量。有源滤波器具备快速响应以及高度可控等优势，性价更低，且不受供配电系统阻抗等因素的影响，滤波特性更好，有效避免了滤波器与供配电系统的谐波共振问题，保证谐波的自动化补偿。
3.4完善现有的制度模式
根据大型煤矿事故的调查结果可知，很多事故的发生是由于微小细节引起的，这些失误是由于工作人员操作不当引起的，在当前操作中，要求对制度方式调整，出台的专门针对员工的法律政策实施约束。企业内部完善制度流程，积极落实，此外工作人员进行责任追究，经常对工作人员实施技术培训和安全意识的教育。在可靠性分析中，及时对原有的设备进行淘汰，增加现金的实施的投入。企业在生产过程中不应该以当前收益为主，需要将目光放远，对不合格的设备和老化的设备及时更新，在各个季度成立专项的供电管理资金，为了避免井下防爆设备出现破坏，及时更换和处理。严禁继续使用。在可靠性分析的阶段，综合性的管理很重要，可提前优化选择，发现问题后及时处理，针对违章行为及时追究责任，强化对职工的技能培训，提升工作人员工作能力和应变能力。
3.5选择变压器
为了有效阻止不平衡电流与高次谐波流入电源配电系统中，应合理确定变压器的接线方式。变压器的星/星接线方式会导致中性点的电压脉动问题，为了避免电压发生畸变问题，应将原边设置为四线制，但此时电源系统很容易出现畸变问题。为了克服此问题，应增加第三个三角形接法的绕组，为高次谐波与不平衡电流提供通路，以防其进入电源系统。对此，煤矿供配电系统各级变压器应采用三角形/星形变压器。谐波很容易出现畸变，因此在确定电力变压器的额定容量时应留有裕量，确保变压器的负荷率保持在70%-80%，以防因谐波导致变压器的发热问题。
结束语
煤矿供电系统的工作环境本身比较复杂，强化供电安全性指导很关键。在投入管理中，要求注重的是工作人员安全意识和能力的强化，在当前基础上更新。供电管理阶段，机电维护的标准比较多，对于安全运行，可以从全新的角度入手，为企业发展奠定基础，促进整体进步。
参考文献
[1]时国平,钱叶册,孙佐,王良玉.有源电力滤波器在微电网中应用[J].绥化学院学报,2017,37(11):153-155.
[2]柴晓凡.煤矿供配电系统谐波分析与治理[J].能源与节能,2017(07):16-17.
[3]石琳芳.无功功率补偿技术在高压供电系统中的应用[J].山东冶金,2017,39(03):50-52.
[4]张言秀.对提高煤矿供电安全可靠性综合措施的思考[J].科技与创新,2017(05):70-71.
[5]浦皓琪.煤矿供配电系统谐波存在的危害及防治对策[J].机械管理开发,2016,31(09):171-172.
论文作者:周余強
论文发表刊物:《中国电业》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/4
标签：谐波论文; 电网论文; 煤矿论文; 系统论文; 电流论文; 变压器论文; 滤波器论文; 《中国电业》2019年第13期论文;