摘要：随着时代的发展，电能质量问题已越来越引起用户和供电部门的重视。想要确保煤矿生产的安全性和稳定性，就务必高度关注煤矿供电系统的谐波危害，明确其出现的原因，借助有效的治理对策加以疏导，从而使传导与形成的谐波减少，尽最大程度地保护供电系统，最终大大地提升煤矿生产效率与效益。
关键词：煤矿；供电系统；谐波治理；技术应用
1 谐波来源
在电力网络的发电、输电以及配电、用电过程中都有可能产生谐波，而在这几个环节中产生谐波最多的为用电环节，用电环节中主要是非线性负荷的用电设备产生谐波。对于煤矿供电系统，主要是非线性负荷用电设备产生谐波。煤矿输电以及配电系统中有较多电力变压器存在，而变压器这种用电设备就是非线性负荷的，因为变压器内有饱和的铁心，非线性的磁化曲线以及在近饱和的磁化曲线上存在额定工作磁密等因素，使得产生较多呈尖顶形的磁化电流，而这些电流中含有大量的奇次谐波。如果变压器具有饱和度越高的铁心，其工作点就会越远的偏离线性，就会产生越大的谐波电流。除了电力变压器，煤矿中还使用了其他一些非线性负荷的用电设备，比如矿井提升机、主排水泵、架线式电机车、带式输送机等各种节能装置，还有交流弧焊机以及各种变频器、变流器、整流设备等用于控制的电力设备。煤矿中使用的非线性负荷设备都有着共同的显著特点，即电网供给的电压是正弦波形，而这些负荷使用的电流是取自电网的非正弦波形，而这些非正弦波形的组成是基波与谐波（频率为基波频率的整数倍）。
2 谐波危害
煤矿供电系统中产生的谐波会对煤矿中工作的进行产生多种危害，主要有增加了电网功率的损耗，缩短了设备寿命，丧失了接地保护功能以及使得遥控功能失常，造成线路以及设备过热等，同时还会使变电站局部发生并联或者串联的谐振，致使附加的谐波损耗到电力互感器以及变电站系统中各种元件设备，损坏供电网络设施、快速老化元器件，致使电子保护装置发生失误，同时又使附加磁场对外的干扰力得到增大。
除此之外，谐波还会干扰通讯以及信息系统，使信号传输质量降低，降低声音及成像的清晰度，使传输的信息准确性下降，严重时还会损坏设备坏。同时谐波还会对人体产生危害，它通过刺激人体细胞，致使细胞膜的正常电位产生非正常的波动或者发生可逆翻转，并且当这种电位变化频率与谐波频率相接近时，会进而损害人的大脑以及心脏。
3 煤矿供配电系统的谐波治理
由于谐波对煤矿工作的进行有着多方面的危害，影响着矿井的安全生产以及矿工们的安全生活，因此国家出台了一系列治理谐波污染的措施，当前尽量避免或者补偿谐波已产生的危害已成为最为迫切的任务。目前在煤矿供电系统中，要采取积极消除或者减少谐波危害相应措施。
煤矿供电系统中出现的大量谐波，一定会对整个供电性产生大量危害。甚至影响整个供电系统的变化，进而对各种用电设备造成破坏，对煤矿工业的运作带来影响，所以一定要采取有效措施来对 谐波进行治理。
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3.1 选用大截面的电力电缆
在选用煤矿供电系统电力电缆截面的时候，需要兼顾谐波导致的电缆发热情况，针对谐波连接关键扰动装置的配线，对电缆载流量进行确定的情况下需要确保充足的裕量，在需要的情况下实现一级电缆截面的放大。
3.2 选用适宜的变压器
对连接变压器的方式进行合理地选择，可以避免电源配电系统当中传输3N次谐波电流和不平衡电流。在Δ/Y变压器当中，处于原边绕组循环流动的3N次谐波电流和不平衡电流不会往电源配电系统当中传输。Δ/Y形变压器是大部分煤矿供电系统应用的变压器。结合负载对额定电力变压器容量进行确定的情况下，需要兼顾畸变的谐波而留下裕量。在设计矿井的时候，通常需要确保70%——80%负荷率的变压器，此裕量能够避免谐波导致的变压器发热现象。再者，Δ形接法绕阻能够解决此问题，其为3N次谐波和不均衡的循环带来了通路，如此就能够避免向配电系统传入。
3.3 应用谐波补偿设备
针对煤矿当中的带式运输机的变频装置、通风机、大功率提升机等关键的谐波源，在工作的时候会导致高次谐波污染。为了对工作过程中的变频器形成的谐波进行控制，应当应用谐波补偿设备，确保正弦波的电流输入。传统的是应用LC调谐滤波器的谐波补偿设备，其不但能够对谐波进行补偿，而且能够对无功功率进行补偿。然而，煤矿供电系统工作情况与阻抗会制约到补偿性能，容易跟系统出现并联谐振，从而放大谐波，导致LC滤波器的过载。除此之外，其仅仅可以对频率固定的谐波予以补偿，难以实现显著的效果，然而这种设备具备简单的构造，依旧被普遍地应用。在普及电力电子器件之后，补偿谐波的的重要手段是应用有源电力滤波器，有源滤波器的运行原理是检测出补偿对象的谐波电流，再形成跟谐波电流极性相反和大小一样的补偿电流，进而使基波分量仅仅存在于电网电流当中。如此的滤波器可以跟踪补偿幅值与频率都改变的谐波，以及补偿特点不会受到电网阻抗的制约。
4 结论
谐波电流在电网阻抗上产生谐波电压，引起电网电压畸变，影响供电质量及运行安全；谐波使电能传输和利用的效率降低，使电气设备过热，产生振动和噪声并使其绝缘老化，使用寿命降低，甚至发生故障或烧毁；谐波会引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容补偿设备等设备烧毁；谐波还会引起继电器保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱；尤其是谐波的存在，常常导致产品品质不良，成品率下降，生产成本显著上升。由于以上诸多因素，如何有效改善供电系统的电力品质成为一些企业关注的焦点。
参考文献：
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[3]周福举.基于UPQC改善微网电能质量策略研究[D].东南大学，2015.
论文作者:刘勇,李忠林
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/11
标签：谐波论文; 煤矿论文; 供电系统论文; 电流论文; 设备论文; 变压器论文; 电网论文; 《基层建设》2017年第25期论文;