解決煤礦井下干擾問題的幾種措施

摘 要：如今，已有越來越多的專業人士認識到了變頻器的優越性，不過與此同時它的弊端也引起了人們的關注，尤其是它對電網的諧波干擾、對電磁輻射干擾以及對煤礦井下其它系統的干擾等問題是不容忽視的，需要得到妥善解決。文章即是在相關研究基礎上諧波、電磁輻射的危害進行討論，并提出相應的減弱或消除的方法。

關鍵詞：煤礦；干擾問題；措施

1 引言

變頻器驅動可以使電動機系統工作起來更便捷，讓其操作變得簡單、維護調節方便、達成效果明顯，也讓其得到了更廣泛的應用。不過，因為變頻器的工作形式是特殊的，其工作時所產生的弊端也不容小覷。具體來說來自變頻器的干擾大致有兩種情況：（1）使用了非線性整流器件的變頻器，如用晶閘管或者整流二極管的變頻器會產生諧波，進而干擾到電網，讓電網電壓產生不正常的變動，諧波所引起的THDv在10～40%左右，使得電網的供電質量下降；（2）因為變頻器的輸出部分通常使用的都是IGBT等開關器件，這樣就使得能量在輸出時會受到輸出線較強的電磁輻射干擾，讓周邊電器無法正常運作。

2 諧波和電磁輻射對電網及其它系統的危害

諧波和電磁輻射對電網及其它系統的危害主要表現在：

（1）電網中的電器元件受到諧波干擾會產生附加的諧波損耗，從而使得輸變電和電設備的工作效率有所降低。

（2）諧波還會通過電網影響到其它電器，讓變壓器產生機械振動，使得變壓器絕緣老化，局部過熱，縮短使用壽命，影響電氣設備的使用，甚至會導致其損壞。此外，諧波還會干擾電器設備內部軟件或硬件，導致其無法正常工作。

（3）諧波還會讓電網中的局部串聯或并聯從而引起諧振，放大諧波。

（4）在諧波或電磁輻射的干擾下繼電保護裝置會出現故障，導致電氣儀表所測量的計量產生誤差，嚴重時會讓其不能正常運作。

（5）受到電磁輻射干擾以后變頻器所傳出的控制信號和檢測信號都會變弱，甚至紊亂控制系統，無法獲取正確的檢測信號。通常情況下變頻器對于電網容量較大的系統影響并不大，所以諧波很容易被一些用戶忽視。不過它對于電網容量較小的系統，會有較為強烈的干擾。

鐵煤集團的曉明礦于2005年開始采用變頻器，到2012年為止其使用總量已達到15臺。因為煤礦的井下作業環境是非常惡劣的，所使用的變頻器常常會影響到井下監控系統以及通訊系統的運作，出現監控中斷或通訊失效的狀況，這樣又加大了礦井作業的不安全性。可見，解決變頻器的干擾是保障礦井作業安全的重要舉措，為此進行了深入研究，總結了幾種抗干擾的有效措施，用以解決變頻器的干擾問題。

電子產品在運作的時候需要在一個沒有磁場環境中，如果在其工作時周圍較為活躍的磁場變量，那么勢必會對其產生不良的影響，構成回路可能出現感應電流，這樣的感應電流很容易導致電子產品不能正常的工作。和輸送電壓和頻率強弱有關的電磁輻射，也會極大的損害周邊的電子設備。所以適當運用屏蔽能夠保障電子設備的正常運行，避免電磁的過度干擾通信、監控以及各個電子設備的傳導。與此同時，還要不斷的提高電纜自身的電磁抗干擾能力，可以適當的增加屏蔽盒的外殼厚度，盡量的縮短屏蔽連接線，以此抑制電磁輻射對設備的影響和作用。

3 抗干擾的主要措施

3.1 合理的安排變頻器等易產生干擾的設備的位置

在礦井下1140V/660V電壓都是利用動力變壓器將6kv電壓改變后得到的，所以在運用變頻器的時候，要將電動機、變頻器及動力變壓器放在距離較近的地方。也可以將變頻器放置在接近水源的地方，以便于諧波引入大地。

3.2 電纜的選擇和敷設

3.2.1 動力電纜

電力電纜可以減小使用動力電纜所產生的一些輻射電磁干擾，可以將金屬屏蔽橡套電纜放置在變頻器和電動機之間，并盡可能的縮短電纜的長度，這樣就能夠有效降低動力電纜產生的諧波干擾。

3.2.2 控制和通訊電纜

在進行電纜的監控和通訊時屏蔽電纜的時候，要注意不能讓變頻系統電纜接近平行敷設，如果遇到無法將它們分開的情形，就一定要讓它們保持一些距離，盡可能的減小控制和通訊電纜敷設的區域面積。

3.3 供電方式

在具體的實踐操作中，如果變頻器的電壓為1140V/660V，那么其在供電線上就會產生非常大的諧波，與此同時，同在1140V/660V供電線路的其它電源，像127V、36V等也會受到較大的諧波影響。不過，為1140V/660V電壓提供電力的6kv供電線路上的電源卻不會受變頻器干擾。所以，通過獨立的形式提供電力是能夠避免變頻器諧波干擾的行之有效的方法。

3.4 正確選擇接地點

接地的選擇一般需要考慮兩方面的問題：一方面是安全的問題，另一方面是抑制干擾的問題。從整體上看，相對比較完整的接地系統可以實現讓監控或通訊系統有能力達到抵抗電磁干擾的目的，這也就是通過大地回流分散變頻器諧波的一種十分有效的方法。就目前的情形來看，仍然需要在接地系統上做較多的工作，比如說需要適當的加大變頻器接地的面積、保持變頻器接地面的濕潤等都會得到比較好的效果。此外，還需要要保持監控系統或通訊系統的接地極的獨立性，不能讓其和變頻器接地極有所交叉。

3.5 其它的措施

此外，抑制電磁干擾的方法還有屏蔽和濾波。雖然不同的抗干擾方法在其所屬的系統中發揮著不同的作用和效果，但是它們之間也存在一定的關聯性。比如說有效的接地能夠讓設備降低對屏蔽和濾波的要求，而有效的屏蔽也能夠讓設備降低對于濾波的要求。濾波不但能夠有效抑制設備受到傳導的干擾，而且能夠抑制外界設備的電磁干擾，具有雙面抗干擾作用。需要適當的減少運用監控系統和通訊系統的擬量，可以用光纖通訊，這樣就能夠讓通訊系統有較強的抗干擾的能力，從而達到比較好的通訊效果。

4 結束語

變頻器具有很大優越性，但是它的弊端也要高度重視，特別是它對電網的諧波干擾、對電磁輻射干擾以及對煤礦井下其它系統的干擾等問題是不容忽視的，需要得到妥善解決。煤礦井下作業有很多不安全的因素，電磁干擾是其中一個很復雜的問題，為此我們需要根據實際情況來采取相應的措施，對癥下藥，以保證井下監控系統和通訊系統的正常運行。

作者簡介：吳巖，鐵法能源有限責任公司曉明礦，電氣工程師。