摘 要 隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，在礦井中采用了大量的晶閘管整流電源，使得非線性電氣設(shè)備產(chǎn)生大量的諧波流入到電網(wǎng)當(dāng)中，這種諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生污染，會導(dǎo)致電路用電效率的下降，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致電器元件以及礦井設(shè)備的損害。本文嘗試探究礦井供電系統(tǒng)中諧波產(chǎn)生的原因、危害及消除諧波的措施。
　　
　　關(guān)鍵詞 礦井供電 諧波 產(chǎn)生原因 有效消除。
　　
　　根據(jù)供電部門對電網(wǎng)影響進(jìn)行測試，在發(fā)生礦井諧波的單位，不僅對本單位的電路造成了嚴(yán)重的影響，有時(shí)還會對其他用戶的正常用電產(chǎn)生影響，已經(jīng)被礦井開采行業(yè)認(rèn)為是一大公害。
　　
　　1 諧波源。
　　
　　在礦井的供電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，諧波源主要有絞車可控硅變流裝置、電機(jī)車整流器、電弧煉鋼爐等 , 這些諧波源稱之為電流源諧波。變壓器、鐵心電抗器、電壓互感器和遠(yuǎn)離用戶的發(fā)電機(jī)等，由于含有大量的鐵磁物質(zhì)原件，因此都會產(chǎn)生諧波電流，這類諧波電流稱之為電壓源諧波。與這部分電壓源諧波，已經(jīng)采取適當(dāng)?shù)霓k法進(jìn)行防治，比如說對發(fā)電機(jī)采用短距繞組，這一方法能夠很大程度上降低電壓源諧波對用電戶的影響，當(dāng)然由于電壓源諧波對用電戶產(chǎn)生的影響較小，因此，電壓源諧波并不是礦井諧波防治的重點(diǎn)，而電流源諧波由于影響范圍廣泛，應(yīng)當(dāng)?shù)玫较嚓P(guān)部門的有效防止。
　　
　　2 礦井諧波產(chǎn)生的原因。
　　
　　2.1 三相橋式整流器能夠產(chǎn)生特征諧波。
　　
　　對于三相橋式整流器，必須采用一次或兩次繞組，是電路接成星形 / 星形、星形 / 角形、角形 / 星形、角形 / 角形接法的三相橋式整流電路。其中只有角形 / 角形接法才可以使勵磁電流的 3 次諧波或零序分量能夠流通 , 即在交流側(cè)的 3 倍次諧波不流入電網(wǎng)。
　　
　　2.2 十二相整流器的特征諧波。
　　
　　根據(jù)上述說明，對于整流變壓器可以做成三繞組變壓器， 一次側(cè)為一個(gè)公共繞組 , 二次側(cè)兩繞組的基波電壓幅值相等 , 但相角差 30° , 兩組三相橋式整流電路直流側(cè)的電流相等時(shí) , 便構(gòu)成十二相整流器。兩組三相橋交流側(cè)的基波電流相位差 30°，并且諧波符號可由如下公式表示：h= 6K±1.當(dāng)公式中的 K 為奇數(shù)時(shí)，諧波符號相反，產(chǎn)生的諧波能夠相互抵消。
　　
　　2.3 實(shí)際整流器的諧波。
　　
　　（1）實(shí)際整流器的三相交流供電電壓不完全對稱時(shí)，使得正弦波形不會發(fā)生畸變，并且，三相交流電產(chǎn)生的阻抗不會完全相符，會引起負(fù)荷電流，嚴(yán)重時(shí)會伴隨著非特征諧波的產(chǎn)生。
　　
　　（2）控制系統(tǒng)往往會產(chǎn)生一定誤差的觸發(fā)角，因此會導(dǎo)致觸發(fā)脈沖時(shí)間間隔不等，當(dāng)觸發(fā)脈沖消失時(shí)，就會引起非特征諧波的產(chǎn)生。
　　
　　（3）對于直流負(fù)荷來說，電流的大小不會一成不變，電流的大小受負(fù)荷的調(diào)制，以整流器供電的直流礦井提升機(jī)為例進(jìn)行說明：當(dāng)交流側(cè)發(fā)生變化時(shí)，都會使得直流礦井提升機(jī)的直流負(fù)荷特征所調(diào)制的沖擊值和非特征諧波時(shí)刻產(chǎn)生著變化，詳細(xì)的變化情況如圖 1 所示。
　　
　　3 諧波對供電系統(tǒng)的具體危害。
　　
　　3.1 使得供電系統(tǒng)發(fā)生諧振的概率增加。
　　
　　供電諧波能夠時(shí)供電系統(tǒng)發(fā)生諧振的概率大大增加，最常見的現(xiàn)象是在接有諧波波源的電路上，由于諧波的產(chǎn)生，并且除了諧波之外還有電力電容、電纜和供電變壓器等負(fù)載，由于諧波和負(fù)載的相互影響，就構(gòu)成了諧振的條件，一旦諧振發(fā)生，就會導(dǎo)致電路系統(tǒng)超過標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生擊穿絕緣。
　　
　　3.2 對旋轉(zhuǎn)電機(jī)的影響。
　　
　　當(dāng)諧波電壓或諧波電流在定子繞組、轉(zhuǎn)子回路以及定子與轉(zhuǎn)子鐵芯中產(chǎn)生附加損耗的情況發(fā)生時(shí)，就會使得電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率增高，從而增加了能耗，并且會引發(fā)定子和轉(zhuǎn)子產(chǎn)生漏磁場，進(jìn)一步增加能耗的損失。
　　
　　3.3 對變壓器的影響。
　　
　　當(dāng)產(chǎn)生諧波時(shí)，會加大變壓器磁滯及渦流損耗，并且能夠使得絕緣材料所承受的電氣應(yīng)力增加，當(dāng)電氣應(yīng)力增大到一定的數(shù)值時(shí)，就會導(dǎo)致諧波電流損害電路，這種危害對交流電路的影響非常嚴(yán)重，因?yàn)椋�在交流電路的交流測往往會安裝交流錄波器，并且諧波電流通過交流變壓器時(shí)，濾波器對他的影響往往會消失。
　　
　　3.4 對電流器和電纜的影響。
　　
　　電流器和電纜在諧波電壓的作用下，會產(chǎn)生額外的能耗損失，由于電容器起到對供電電路的串聯(lián)作用，當(dāng)額外的能耗發(fā)生時(shí)，可能會產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓及電流，對供電系統(tǒng)的損耗是非常巨大的。并且在諧波電壓的作用之下，會使得電纜以及電流器的損耗增加。
　　
　　4 對于諧波危害的防治措施。
　　
　　4.1 采用先進(jìn)濾波設(shè)備。
　　
　　由于供電諧波的危害非常大，因此在防治供電諧波的過程當(dāng)中，采用先進(jìn)的濾波設(shè)備是一項(xiàng)有效地防治途徑，在目前階段，用于供電諧波的濾波設(shè)備非常廣泛，主要有以下幾種 : 無源濾波器 FC; 靜止型動態(tài)無功補(bǔ)償裝置 SVC; 有源濾波器 APF; 靜止無功發(fā)生器 S V G 等。
　　
　　無源濾波器主要有電抗器、電阻器和電容器組成，無源濾波器采用的工作原理就是利用電力電容器串聯(lián)適當(dāng)比例的電抗器，對電路當(dāng)中的某一特定頻率電諧波進(jìn)行阻抗，也就是對特定頻率的諧波電流進(jìn)行吸收。無源濾波器使用的范圍非常廣泛，適用于功率因數(shù)低、無功變化不頻繁和無功功率大等。
　　
　　并且無源濾波器具有造價(jià)低廉、結(jié)構(gòu)簡單和適合大范圍使用等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了礦業(yè)部門的廣泛使用。
　　
　　但是由于無源濾波器在使用階段響應(yīng)時(shí)間較長，并且對于動態(tài)無功電路的補(bǔ)償收到限制，使得電網(wǎng)電壓的輸出功率較低，因此，還需要進(jìn)行有效的改善，才能夠適應(yīng)當(dāng)今日益擴(kuò)大的礦業(yè)部門使用。
　　
　　4.2 采用有效的技術(shù)手段。
　　
　　為了過濾供電諧波，需要采用有效的技術(shù)措施進(jìn)行防治，比如說能夠增加換流裝置的像數(shù)和脈沖數(shù)，對供電諧波進(jìn)行有效地減少。還有就是增加供電系統(tǒng)的質(zhì)量建設(shè)，使其能夠承受更大的供電諧波。
　　
　　在電容器的選取上應(yīng)當(dāng)慎重，應(yīng)當(dāng)選取那些對供電諧波放大系數(shù)小的產(chǎn)品。并且能夠?qū)﹄娙萜鬟M(jìn)行有效的改裝，改變電容器當(dāng)中串聯(lián)的電抗器，或者需要將電容器組當(dāng)中的某些之路變?yōu)闉V波器，限定電容器的投入容量。
　　
　　4.3 加強(qiáng)諧波治理的法制化管理。
　　
　　對于礦井當(dāng)中的供電諧波治理需要增加法制手段，改變傳統(tǒng)的先污染后治理的被動管理現(xiàn)實(shí)，在礦井電力系統(tǒng)的建設(shè)過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)查閱嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)范，按照技術(shù)規(guī)范當(dāng)中最小諧波含量的指標(biāo)指導(dǎo)電力和電子設(shè)備的選取。
　　
　　5 結(jié)語。
　　
　　對礦井供電諧波的防治措施有很多種類型，只有選取好濾波設(shè)備，并且結(jié)合先進(jìn)的濾波控制手段。對于供電濾波的綜合治理還需要政府部門給予高度的重視，需要制定專門的法制法規(guī)，對使電子設(shè)備在出廠之后就具備高標(biāo)準(zhǔn)的濾波功能，從而在根源上達(dá)到對供電濾波的治理。相信只要通過相關(guān)部門的通力合作，一定會使得供電濾波得到有效的解決。
　　
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