煤礦變電所隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，大量采用整流供電的渣漿泵，真空泵，壓風(fēng)機，振動篩等這些非線性電氣設(shè)備產(chǎn)生的諧波流入到電網(wǎng)中，造成了電網(wǎng)的污染。就現(xiàn)代化煤礦變電所而言，也是喈波源負(fù)荷占總負(fù)荷比例{zd0}的用戶。為了節(jié)約電能，渣漿泵，真空泵，壓風(fēng)機，振動篩等部分設(shè)備均大量使用晶閘管，通過部分設(shè)備變頻調(diào)速達(dá)到節(jié)能目的。然而，同時會產(chǎn)生以下危害：
   1、諧波的增加使供電系統(tǒng)可能發(fā)生諧振。最常見的諧波諧振是在接有諧波源的用戶母線上，因為母線上除諧波源外還有電力電容、電纜、供電變壓器及電動機等負(fù)載，而且這些設(shè)備處于經(jīng)常性的變動中，容易構(gòu)成諧振條件。一旦發(fā)生諧振，將會發(fā)生系統(tǒng)過電壓而跳閘甚至絕緣擊穿。
   2、對變壓器的影響。諧波電壓可使變壓器的磁滯及渦流損耗增加，使絕緣材料承受的電氣應(yīng)力增大，而諧波電流使變壓器的銅耗增加，這種危害對換流變壓尤為嚴(yán)重，因為交流濾波器通常裝在交流側(cè)，諧波電流仍通過換流變壓器，濾波器對它不起作用。
   3、對電容器和電纜的影響。在諧波電壓作用下，使電容器產(chǎn)生額外的功率損耗。電容器對供電系統(tǒng)其它部分產(chǎn)生串聯(lián)、并聯(lián)諧振，可能發(fā)生危險的過電壓及過電流，這往往引起電容器熔絲熔斷或使電容器損壞，使電力電纜絕緣損壞，尤其變電所整流負(fù)荷，電纜發(fā)生單相接地故障的次數(shù)有明顯增加，在諧波電壓作用下，電纜的介質(zhì)損耗增加。
   4、對斷路器運行的影響。諧波含量較多的電流將使斷路器的遮斷能力降低。這是因為當(dāng)電流有效值相同時，波形畸變嚴(yán)重的電流與工頻電流相比，在電流過零點處di/dt可能較大，當(dāng)存在嚴(yán)重的諧波電流時，某些斷路器的磁吹線圈不能正常工作。
   5、對輸電線的影響。當(dāng)諧波電流流過輸電線(電纜)時，導(dǎo)線的直徑愈大，因集膚效應(yīng)而使諧波頻率下的電阻增大，諧波產(chǎn)生的附加損耗也愈大，同時引起無功功率增大，功率因數(shù)下降。
   6、嚴(yán)重干擾感應(yīng)式電能表計量。在諧波源的情況下，電能表記錄的是基波電能扣除一小部分諧波電能，因此諧波源雖然污染了電網(wǎng)，反倒少交費，在畸變電源供線性負(fù)荷時，電能表記錄的是基波電能及部分諧波電能，后者將使得用電設(shè)備性能變壞，因此用戶不但多交電費，而且受到損害。

原因：

    1、采用三相橋式整流器產(chǎn)生的特征諧波。整流變壓器的一次和二次繞組接成Yy、Yd 、Dy、Dd形，只有接成D、d三相橋式整流電路，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倍次諧波不流人電網(wǎng)。理淪分析得出其特征諧波的階次為：
                    h = 6K±1      k = 1.2A
    應(yīng)當(dāng)指出，整流變壓器的一次和二次側(cè)的容量并不相等。二次側(cè)電流的諧波含量大，而
諧波電流與基流電壓只構(gòu)成瞬時功率，其平均功率等于零，即一次側(cè)的功率因數(shù)低。多相整
流變壓器的一次側(cè)電流諧波含量較二次側(cè)小，即一次側(cè)功率因數(shù)比二次側(cè)高，因而一、二次
側(cè)的容量不相等。
   2、12相整流器的特征諧波。整流變壓器可以做成三繞組變壓器，一次側(cè)為一個公共繞組。二次側(cè)兩繞組的基波電壓幅值相等，但相角差30o，兩組三相橋式整流電路直流側(cè)的電流相等時，便構(gòu)成l2相整流器。兩組三相橋交流側(cè)的基波電流相位差30o，則奇次諧波的符號相反，互相抵消。所以構(gòu)成反相整流器，茌l2相整流器中5、7、l7、l9等次諧波電流只在兩組整流變壓器二次繞組之間環(huán)流，并不流入交流電網(wǎng)。
  3、控制角的影響。從橋式整流器的主電路看，二極管整流相當(dāng)干品閘管整流器控制角
a=0的情況。品閘管整流電路在電阻負(fù)荷的情況下，a越大電流比電壓的基波越滯后，而且諧波含量越大，功率因數(shù)越低。目前半控橋式整流被廣泛應(yīng)用，當(dāng)滿負(fù)荷運行時(q=0)，運行效率較高，在輕負(fù)荷運行時，半控式電流波形其正、負(fù)半周期波形不對稱，不僅功率數(shù)低，而且波形畸變嚴(yán)重，并含有偶次諧波。
   4、整流器的諧波。實際應(yīng)用中的整流器會引起非特征諧波。當(dāng)三相交流供電電壓不wq對稱，正弦波形有畸變，整流變壓器三相阻抗也不會wq相等，這將引起負(fù)荷電流和非特征諧波電流；當(dāng)控制系統(tǒng)的觸發(fā)角出現(xiàn)一定的誤差，由于觸發(fā)脈沖的間隔不等，尤其是觸發(fā)脈沖丟失，同樣會引起非特征諧波電流，尤其是偶次諧波電流；直流負(fù)荷電流不會恒定不變，而受負(fù)荷的調(diào)制。如整流器供電的直流電氣設(shè)備，在交流側(cè)都會引起由直流負(fù)荷特性所調(diào)制的非特征諧波和沖擊性變化。

對策：

原變電所供電采用的諧波補償裝置見圖1。

該補償濾波裝置存在如下問題：當(dāng)大型電機停止運行時投入H5(250Hz)，功率因數(shù)為COSΦ =0.94；當(dāng)大型電機運行時，功率因數(shù)急劇下降為COSΦ=0.9，此時出現(xiàn)欠補(滯后運行)。當(dāng)大型電機停止運行時，投入H7(350Hz)，功率因數(shù)超前，COSΦ=0.94；當(dāng)大型電機運行時功率因數(shù)滯后，COSΦ=0.9，這種運行方武不能采用，因為過補易發(fā)生諧振過電壓；并且這種補償諧波方式只能對上一級電網(wǎng)起到保護和隔離作用，而變電所供電系統(tǒng)或者諧波源回路的電氣設(shè)備仍然遭到污染和損壞；由于沒有考慮3次諧波，而對流入負(fù)荷的3次諧波有所放大，造成總電壓畸變也有所上升。
因此在系統(tǒng)改造時采取以下措施：1、增加換流裝置的相數(shù)或脈動數(shù)，有效地減小諧波量；2、整流變壓器采用Dynll聯(lián)結(jié)，這種聯(lián)接組別使其3n次諧波激磁電流在接線的一次繞組形成環(huán)流，不注入公共的高壓電網(wǎng)中；3、增加系統(tǒng)承受諧波能力。大容量的非線性負(fù)荷由短路容量愈大的電網(wǎng)供電，它承受非線性負(fù)荷的能力越高；4、避免電容器對諧波的放大，改變電容器的串聯(lián)電抗器，或?qū)㈦娙萜鹘M的某些支路變?yōu)?a href="http://." target="_blank">濾波器，限定電容器組的投入容量；5、對于連續(xù)運轉(zhuǎn)的諧波源負(fù)荷，裝設(shè)靜止無功補償裝置。采用TCR、TCT或SR型，可有效減小諧波量。該裝置可安裝強變電所變電所母線上；6、對于頻繁啟動的諧波源負(fù)荷(大型電機如：渣漿泵，真空泵，壓風(fēng)機等)，可在用戶末端裝設(shè)靜止無功補償裝置(SVC)吸收由隨機的沖擊性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波。該裝置隨著負(fù)荷運行而運行。

效果：

變電所電網(wǎng)系統(tǒng)的諧波冶理，不能單一地在變電所變電所6kV(10kV)母線裝設(shè)濾波和補償裝置，這樣只能對上一級電網(wǎng)起到保護作用，而變電所6kV母線及以下用戶仍受到諧波污染，只有綜合治理才能達(dá)到目的。