为了节约电能，主井的绞车、副井绞车、主扇风机、皮带机等，均采用了变频调速，晶闸管产生的谐波。对煤矿矿井电网带来了极大危害。不论从保护电力系统安全经济运行出发，还是从保证设备安全运行来看，推动谐波治理意义重大。由于无功功率与谐波有密切的关系，谐波的存在，会影响负载和电网的无功功率。各种电力电子装置，目前已经成为电力系统最主要的谐波源，由于其功率因数也很低，需要消耗大量的无功。因此，对电网谐波采取有效抑制，并对无功功率进行动态补偿，已成为重要的研究方向。
1 谐波的危害
谐波对矿井供电的危害是多方面的，其主要方面为：
(1)谐波的增加，使供电系统可能发生谐振。最常见的谐波谐振，是在接有谐波源的用户母线上，因为母线上除了谐波源外，还有电力电容、供电变压器及电动机等负载，一旦发生谐振，将会发生系统过电压而击穿绝缘。
(2)对旋转电机的影响。谐波电压或谐波电流在定子绕组、转子回路及定子与转子铁心中产生附加损耗。
(3)对变压器的影响。谐波电压可使变压器的磁滞及涡流损耗增加，使绝缘材料承受的电气应力增大，而谐波电流使变压器的铜耗增加，这种危害对换流变压尤为严重。
(4)对电容器和电缆的影响。在谐波电压作用下，使电容器产生额外的功率损耗。电容器对供电系统其他部分产生串联、并联谐振，可能产生危险的过电压及过电流，这往往引起电容器熔丝熔断或使电容器损坏，使电力电缆绝缘损坏。
(5)对断路器运行的影响。谐波含量较多的电流，将使断路器的遮断能力降低。
(6)导致继电保护误动。由于谐波的存在，将大大消弱差动继电器快速动作，严重影响供电设备、自动化装置安全可靠的运行。
2 无功补偿的现状
无功补偿的主要作用，包括稳定电压、减少设备容量和功率损耗、提高供电质量、提高系统输电稳定性和输电能力等。
(1)同步电机。同步电机包括同步发电机、同步电动机及同步调相机。同步发电机正常运行时，滞后功率因数运行，向系统提供无功，必要时减小励磁电流，使功率因数超前，吸收多余的元功；同步电动机通过调整励磁电流，改变输出的无功电流大小和方向，成本高，安装复杂，维护困难；同步调相机是空载运行的同步电机，其能在欠励或过励的情况下，向系统吸收或发出无功，但其有功损耗大，响应速度慢，运行维护复杂。
(2)并联电容器。并联电容器目可根据系统所需元功的多少，自动投切补偿电容，功耗小，装设灵活，但容易出现过补偿或久补偿。
(3)静止无功补偿器。静止无功补偿器由晶闸管控制投切=的电抗器和电容器组成，其能快速平滑地满足无功补偿的需要，但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生谐波。
(4)静止无功发生器。静止无功发生器最基本的电路，是三相桥式变流电路，其不需要大容量的电抗器和电容器等储能元件，只需在其直流侧安装较小容量的电容器，便可维持其电压，通过采用PWM控制，静止无功发生器即可发出无功功率，也可吸收无功功率，但控制系统比较复杂。
(5)有源电力滤波器。有源电力滤波器可在滤波的同时，进行无功补偿，它可连续调节且响应迅速，既可对一个谐波和无功源进行单独补偿，也可对多个谐波和无功源进行集中补偿，但成本较高，实现复杂。
3 谐波和无功电流检测ip-iq测法
目前基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法ip-iq法，在电力系统中得到了广泛的应用，该方法的谐波和无功电流检测原理见图1所示。
该方法谐波检测过程如下：使用锁相环PLL(Phase-Locked Loop)对电源α相电压进行锁相，获得一组与 相电压同频同相的正、余弦信号，得到变换矩阵C。三相输入电流ia,ib,ic。经过α-β变换后，与变换矩阵C相乘，得到有功电流ip和无功电流iq。ipiq经低通滤波器LPF滤波后，得到直流分量ipiq他们是基波电流iafibficf产生的。因此，将ipiq反变换，即可计算出基波电流iahibhich，进而计算出谐波电流 。
当要检测谐波和无功电流之和时，只需要断开图1中计算ip的通道即可。而如果只需检测无功电流，则仅对iq进行反变换即可。
由上面的分析结果可知。对于三相交流电流，只要电网电压波形发生畸变，丽不论三相电压、电流是否对称，按ip-iq运算方式检测时，由于只取sinw tx，-coswt参与运算，畸变电压的谐波成分在运算过程中不出现，因而检测结果不受电压波形畸变的影响，所以采用基于瞬时无功功率的ip-iq检测方式，对谐波和无功电流进行检测。
4 谐波和无功功率综合补偿装置
由于无功补偿装置TCR本身也是一个谐波源，其在有效的补偿容性负载产生的电流时，同时产生了大量的奇次谐波，加重了谐波污染。所以对接入电网的TCR必须装设并联的滤波器，从而减少注入到系统的谐波电流。无功和谐波综合补偿方案如图2所示。
该系统主要由TCR、无源电力滤波器、有源电力滤波器组成，三相TCR采用三角形方式连接，TCR与无源电力滤波器，共同组成一个静止的无功补偿装置，作为传统的无功功率补偿器，通过改变晶闸管触角延迟角，输出容性或感性无功功率，以平衡负载和校正功率因数。
但无源电力滤波器的主要缺点，是补偿特性受电网阻抗和运行状态的影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，而且其只能补偿固定频率的谐波，补偿效果不理想。
有源电力滤波器能克服无源电力滤波器的缺陷，但是其安装容量受开关器件容量的限制，将无源电力滤波器和有源电力滤波器串联，组成混合型有源电力滤波器，可以取两者之长，补其之短。其主要起滤除和减弱TCR工作时所产生的5、7、11等次谐波，同时能够对无功电流进行有效的补偿。本装置对电网谐波和无功补偿进行综合补偿，即可保证无功功率的补偿，又能有效地抑制补偿装置自身的谐波和系统负载的
5 结束语
为了对煤矿电网谐波采取有效地抑制，并对无功功率进行动态补偿，本文提出了一种无功与谐波综合补偿方案，既能有效补偿无功功率，又能有效滤除系统的谐波电流，改善电压波动，提高了功率因数，极大地改善了煤矿电力系统的电能质量，具有很好的推广价值。
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只看楼主 我来说两句 抢板凳