煤矿供配电系统的谐波危害及防治对策分析

任浩鹏　施文俊　戴新月

摘 要：谐波会导致相关设备的电压和电流负担增加，造成波形畸变，进而影响供配电系统的稳定性和可靠性，埋下一定的安全隐患，甚至损坏设备。因此，对煤矿供配电系统的谐波危害及其防治对策展开了研究。

关键词：煤矿；供配电系统；谐波；防治对策

中图分类号：TD61 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.154

煤炭是我国社会的主要资源之一，对社会发展和经济建设起着积极的推动作用。在煤矿生产的过程中，供配电系统发挥着重要作用，是煤矿的重要基础设施。但煤炭供配电系统所处的环境复杂，受到谐波影响后，电流会发生畸变，这些电流流入煤矿电力系统后，会直接影响供配电的稳定性，并缩短电力设备的使用寿命，甚至烧毁设备。这不仅会威胁工人的人身安全，还会影响煤矿的正常生产，进而造成经济损失。因此，煤矿企业必须提高对谐波危害的重视程度，加强防治。

1 煤矿供配电系统的谐波危害

近年来，煤矿生产中对电能的应用越来越广泛，煤矿生产正在逐步走向工业化和现代化。但由于煤矿生产环境具有一定特殊性和复杂性，煤矿供配电系统在输电、配电、用电过程中都有可能受到谐波的影响。煤矿供配电系统中的谐波主要来自半导体的非线性元件，比如各种变频器、通风机等。这些非线性元件在运行中具有非线性磁化曲线、铁芯内饱和的特性，会导致磁化电流呈尖顶性，含有大量的奇次谐波，进而增加电流和电压负荷，使工作点偏离线性轨道，产生谐波电流。谐波电流的产生会对供配电系统和电气设备造成不利影响，用电网元件受到谐波的影响后，用电和输电设备的性能会大大降低，甚至会造成电网瘫痪；如果谐波电流长时间存在，会导致线路升温，电缆会因过载而过热，造成绝缘层毁坏，进而引发火灾事故。

谐波会对变压器造成不利影响。变压器在受到谐波影响后，会引发局部发热现象，导致变压器的频率升高、电流增加、额外损失增大、荷能力下降、噪声增大。上述问题会直接缩短变压器的使用寿命。相关统计数据显示，65%的变压器故障是由谐波引起的。

谐波会对通信信号造成干扰，降低通信质量，甚至导致传输信息数据丢失。此外，谐波还会导致保护和控制设备误动，这种误动对供配电系统的危害极大，不仅会导致计量仪表出现误差，还会导致设备故障点扩大，使整个区域的系统均陷入瘫痪。

2 煤矿供配电系统谐波的防治对策

通过上述分析，防治谐波是保障供配电系统稳定、安全的重要基础。

2.1 科学选择变压器

变压器是整个供配电系统的核心设备，直接影响着供电的稳定性和可靠性。为了减少谐波对变压器的干扰，保障变压器的安全，选择合适的变压器至关重要。不同变压器的性能和特性不同，对谐波畸变留有的裕量也不同。在选择变压器时，必须结合负载容量、谐波畸变留有的裕量确定变压器的定额容量，从而避免变压器被谐波干扰。此外，还要科学地选择变压器的接线方式，从而阻止不平衡电流和谐波电流流入供配电系统；考虑系统的运行环境，以保障系统的经济性、稳定性、适用性，避免浪费资源。

2.2 合理选择电力电缆

必须严格挑选煤矿供配电系统的电缆，如果电缆存在问题，则极易引发火灾。选择电缆时必须考虑谐波引起的发热问题，根据谐波的影响程度确定电力电缆的截面积。在选择连接谐波主要扰动源设备的配线时，要保障电缆的载流量留有足够的裕量，尽可能地选择放大一级的电缆截面，从而提高电缆的耐用性和负荷承载能力。此外，在三相四线制系统中，确定中性线截面积时要考虑三次谐波电流和高次谐波电流流入时引发的集肤效应，避免因集肤效应而造成电缆发热，进而引发火灾。

2.3 加装静止无功补偿装置

加装静止无功补偿装置能有效补偿负载的无功功率，为相关设备提供容性无功功率，满足设备的无功需求，从而提高电网的运行效率和功率因数，减小负载电流，降低电路损耗。多数谐波是因大功率设备运行而产生的，通过加装静止无功补偿装置，可抑制变频器运行中谐波的产生。此外，还可补偿无功功率，使流入的电流成为正弦波，从而降低谐波电流产生的概率。但加装静止无功补偿装置时，易对供配电系统的运行状态和阻抗造成影响，且易与系统发生并联谐振，进而放大谐波，导致LC滤波器烧毁，引发火灾。因此，在应用过程中，必须全面考虑并联谐振问题，避免电容器组与系统产生串联谐振和并联谐振。通常情况下，应选择调谐式的电容器组。该装置结构简单、成本低、安装简便，能避开电流可能出现谐波的频率，保障整个系统的稳定性和可靠性。

3 结束语

新经济环境下，人们对煤炭资源的需求量越来越大，煤炭的开采力度随之提高，市场竞争日益激烈。因此，煤炭企业想要提高自身的竞争实力，就必须保证安全生产，在选择电气设备、电子设备时，必须充分考虑谐波危害问题。

参考文献

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[2]范红娟，王利民.煤矿供配电系统中谐波的分布及治理对策研究[J].山东工业技术，2013（12）.

[3]王宁生.煤矿企业供电系统谐波治理措施研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2011（08）.

〔编辑：张思楠〕