[本篇论文由5var5VAR论文频道为您收集整理，5VAR论文频道http://paper.5var.com将为您整理更多优秀的免费论文，谢谢您的支持]    摘要：在煤矿电网中，大量使用的变压器和交流异步电动机等都属于感性负载，这些设备在运行时不仅消耗有功功率，而且还消耗无功功率，因此无功电源与有功电源一样，是保证电能质量不可缺少的部分。为保持系统无功平衡，节能降损、提高电压质量和电网经济运行水平，煤矿常采用各种无功补偿装置，来提高功率因数。

    关键词：谐波治理;无功补偿

0引言近年来，随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在煤矿也得到广泛的应用，特别是为增加提升能力而采用的变频器和整流装置等，这些负荷大都具有非线性、冲击性和不平衡性的特点，在运行中会产生大量谐波，使供电系统谐波污染日益严重，给煤矿电网安全、经济运行带来很大的影响。这些谐波对无功补偿装置也造成了严重影响。在煤矿供电系统中，对于某次谐波，作为无功补偿用的并联电容器若与呈感性的系统电抗发生谐振，则会出现过电压而造成危害。当无功补偿装置运行地点的谐波比较严重时，电压、电流波形会有很大畸变，电容器投切控制信号的传输就会受到影响，从而有可能引起装置的误动或拒动。另一方面，并联电容器对电网谐波的影响也很大。若电容器容抗和系统感抗配合不恰当，将会造成电网谐波电压和电流的严重放大，给电容器本身带来极大损伤。可见，无功补偿与谐波治理两者关系密切。产生谐波的装置大都是消耗基波无功功率的装置；治理谐波的装置通常也是补偿无功的装置。因此，为了寻求能同时实现无功补偿和谐波治理的装置，就必须将二者结合起来进行研究。电力用户的各种整流设备、交直流换流设备、电子电压调整设备等非线性负荷产生的谐波，不仅危害了电网安全，增加了电网的损耗，而且还直接造成用户端无功补偿电容器组的谐波电流放大和谐振，从而导致无功补偿电容器因过负荷或过电压而损坏。谐波滤波及无功补偿成了非线性负荷电力用户关注和要解决的突出问题。

    1煤矿电网谐波分析

1.1变压器和铁芯设备的谐波变压器和铁芯设备的谐波是由其励磁回路的非线性引起的，励磁电流和磁通的关系是由铁芯的磁化曲线决定的，磁化曲线非线性，所以励磁电流非正弦的如果在考虑磁滞的影响，励磁电流波形更加扭曲。变压器励磁电流谐波含量和铁芯饱和程度有关，当空载时铁芯饱和，谐波电流大大增加。

    1.2变流装置等的谐波煤矿企业直流提升机、变频器和牵引装置和一些用于节能的设备产生大量的谐波，给各种用电设备特别是无功补偿设备带来严重影响，轻则增加能耗，重者损坏设备，直接威胁到煤矿企业的安全生产。

    1.3无功补偿装置中的谐波在供电系统中存在并实际发生作用的谐波源主要是谐波电流源。在用并联电容器进行无功补偿的供电系统中电网以感抗为主，电容器支路以容抗为主。在工频条件下并联电容器的容抗比系统的感抗大得多可发出无功功率，对电网进行无功补偿。但在有谐波背景的系统中大量的非线性负荷会产生大量的谐波电流注入电网，对这些谐波频率而言电网感抗显著增加而补偿系统容抗显著减小导致谐波电流大部分流入电容器支路，若此时电容器的运行电流超过其额定电流的1.3倍，电容器将会因过流而产生故障。另外，针对无功补偿系统的调谐频率，如果电网中存在该特定频率的谐波电流源，则该谐波将直接被放大严重时还会发生并联谐振或串联谐振。系统谐振将导致谐波电压和电流明显地高于在无谐振情况下出现的谐波电压和电流。

    2谐波谐振的危害

在具有并联电容器组补偿的系统中，系统阻抗在某一频率下可能与并联补偿电容器组发生谐振，从而引起谐波源注入系统和电容器组谐波电流的放大，对系统和电容器组产生严重影响。

    2.1并联谐振对于系统中的谐波源而言，并联电容器与系统等值电感为并联关系，在某一特定频率下，当电容器组的容抗和系统总电抗相等时，从谐波电流源处看到的电感和电容的并联视在阻抗很高，这就是典型的并联谐振。示意图如下:

    当在某个特定频率Fn下XTR=XC时，并联阻抗ZLC无穷大，谐波被放大，将产生无限大的谐波电压Uh=Ih×ZLC趋近于无穷大通常谐波电流在经由电容器组电容和电网电感形成的并联谐振回路，经测量可被放大到10-15倍。

    2.2串联谐振对于电网中的谐波电压而言，变压器的感性阻抗与补偿电容器组的容性阻抗构成一个串联的系统。当该系统中感性阻抗与容性阻抗相等时，有限的谐波电压将产生极大的谐波电流，造成电容器迅速故障。即发生了串联谐振。示意图如下：

    当在某个特定频率Fn下XTR=XC时，串联阻抗ZLC无穷小，谐波电流被放大Ih=Uh*ZLC趋近于无穷大。可见在有谐波的供电系统中单独使用电容器进行无功补偿时若发生并联谐振或串联谐振大部分谐波电流将流入电容器组中而导致其迅速产生故障。为此在治理谐波时必须同时兼顾无功补偿。

    3谐波治理

3.1对主要谐波源且功率因数较低的整流电路进行多重化改造，可减少输入电流谐波，多重化连接就是增加换流装置的脉动数，当脉动次数增加时，产生的谐波次数增高，而谐波电流近似与谐波次数成正比，因此一系列次数较低成分较大的谐波得以消除，减少了谐波源产生的谐波电流。

    3.2采用无源谐波吸收机静态补偿装置既能解决谐波影响，又能解决无功动态补偿问题。无源滤波器主要有适当数值的电容、电感和电阻组合而成，按需要补偿的无功功率选配电容，把电容器分成若干组，每组串联适当电抗，调谐到某一次谐波处串联谐振，从而吸收谐波。这种调谐滤波器适用于大容量、次数较低、含量大的低次谐波源治理，对于较高次数的高次谐波可装设一高通滤波器将其全部滤除。无源滤波器是传统的进行无功补偿和谐波治理的方法，它具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠、维护方便等优点因此被广泛采用。

    3.3有源电力滤波器有源电力滤波器串联或并联与主电路中，可以动态抑制谐波、补偿无功，且其特征不受系统影响。它一般由检测电路电流跟踪控制电路，驱动电路和主电路组成。它通过实时检测电网的电压电流经运算处理后得到补偿控制指令控制主电路产生谐波补偿电流，此电流与所要滤除谐波电流的幅值大小相等相位相差180°从而可以相互抵消使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，滤波特性不受系统阻抗的影响可消除与系统阻抗或负载发生谐振的危险。另外，此装置不仅能补偿无功和各次谐波还可抑制闪变，具有高度可控性和快速响应性。它是当前无功补偿和谐波治理领域重要的研究发展方向。从本质上讲，有源电力滤波器可看作一个大容量的谐波电流发生装置。通过对电网中的畸变波形实时跟踪补偿，可使任意频率、任意幅值和相位的谐波都能被滤除，并使无功功率得到完全补偿。

    4结束语

煤矿为节能降损、提高电压质量和电网经济运行水平，常采用各种无功补偿装置来提高功率因数，同时各种电力电子装置在运行中会产生大量谐波，使供电系统受到污染。这些谐波不仅对电气设备和电网造成危害也对无功补偿装置也造成了严重影响，为此进行谐波治理时兼顾无功补偿进行综合治理，才能起到很好的作用。

    参考文献：

[1]王照安，杨君，刘世军.谐波抑制和无功补偿[M].北京机械工业出版社1998.