王民廷

（淮南礦業(yè)集團西部公司色連二礦,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 0 1 7 0 0 0）

變頻器在煤礦井下應用存在問題及解決措施

王民廷

（淮南礦業(yè)集團西部公司色連二礦,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 0 1 7 0 0 0）

伴隨著變頻器技術的發(fā)展，其被廣泛應用于各個生產(chǎn)領域，在煤礦井下其優(yōu)良的性能，極大地提高煤礦生產(chǎn)效率，但是在其應用過程中，還存在著諸多問題，包括諧波污染、電磁干擾、變頻器散熱等問題，本文筆者對變頻器在色連二礦煤礦井下應用中所存在的具體問題進行了簡單分析，并提出了幾點解決措施。

變頻器；煤礦井；問題與措施

色連二號井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯高頭窯礦區(qū)東北部，行政區(qū)劃屬于鄂爾多斯市東勝區(qū)罕臺鎮(zhèn)管轄，距東南方向的鄂爾多斯市東勝區(qū)約1 3 k m；色連二礦設計生產(chǎn)能力為4.0 0 Mt/a。礦井工業(yè)資源儲量為5 4 9 1 2 6 k t，礦井設計可采儲量3 4 5 5 7 5 k t，全礦井服務年限6 1.7 a。礦井副井提升系統(tǒng)、無極繩運輸、主皮帶機系統(tǒng)以及選煤廠皮帶等大型煤礦設備全部使用變頻器調(diào)速啟動，變頻器的應用能夠減少設備磨損，提高設備的使用效率，進而提高礦井生產(chǎn)的效率，同時降低電耗。變頻器調(diào)速機應用的范圍不斷擴大，且已經(jīng)取代直流調(diào)速機，若能有效的控制其應用中極易出現(xiàn)的故障，則具有較大的應用前景。

1 變頻器在煤礦井下應用存在的問題

1.1 電磁干擾問題

變頻器周圍若出現(xiàn)干擾源，則干擾源能夠通過電源線或者輻射的方式，侵入到變頻器內(nèi)部，進而造成控制回路出現(xiàn)誤操作情況，使得變頻器由于受到干擾出現(xiàn)保護。

電磁干擾的主要途徑包括外部組件給變頻器造成干擾、變頻器給外部組件造成干擾。其中外部組件干擾主要是設備對局域電網(wǎng)造成的非線性負載，其產(chǎn)生的諧波給其他設備造成諧波干擾，進而造成電網(wǎng)污染。而變頻器干擾則指的是其對周圍組件造成的干擾。

1.2 變頻器散熱問題

變頻器應用在煤礦井下，其在運行的過程中會出現(xiàn)電能損耗，使得變頻器迅速升溫，損耗問題主要出現(xiàn)在主回路線路上，而控制電路上很少出現(xiàn)損耗問題，加之變頻器構(gòu)造中多使用電子元器件，其對溫度的敏感度較強，因此在其運行過程中，溫度要控制在0～5 5℃，以此確保工作系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，最佳溫度在4 0℃以下。變頻器散熱問題直接影響著設備的質(zhì)量，因此需要加以有效的控制。

1.3 諧波污染問題

煤礦井下使用的多為高壓變頻器，其容量相對較大，變頻器內(nèi)部線路為非線性整流電路，其在運行中會產(chǎn)生大量的諧波，給電網(wǎng)造成污染，進而影響電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性，主要影響電壓器運行，高次諧波會使得變壓器運行溫度不斷升高，增大變壓器繞組上的電壓峰值，影響無功補償裝置的正常運行，嚴重影響電能計量表計量的準確性。

2 解決變頻器在煤礦井下應用存在的問題的措施

2.1 消除電網(wǎng)污染的措施

針對變頻器運行給電網(wǎng)造成的污染問題，可以采取整流變壓器的方式，通過采取移向繞組法，以此消除諧波的危害，確保電網(wǎng)能夠正常運行，其主要的應用原理是：高壓變頻器的電網(wǎng)一側(cè)，通常設有整流變壓器，就此利用整流變壓器，采取二次側(cè)相移的方法，來消除其輸入的諧波。或者采取P WM法，來消除電網(wǎng)污染問題，主要是在變頻器整流環(huán)節(jié)以及逆變環(huán)節(jié)，采取相同電路與控制電路，在整流回路中使用可控器件，進而使得變頻器整流側(cè)也可以采取P WM控制，以此使其輸出的電流波形，能夠始終為正弦波，以此消除諧波的影響。

除此之外還可以通過設置諧波濾波器，以此消除諧波，其主要是采取的是先污染后治理的方法，應用效果相對較差，需要基于變頻器實際特性，來設置諧波濾波器參數(shù)，進而減弱諧波電流峰。

2.2 抗電磁干擾措施

2.2.1 空間隔離

采取空間隔離法，主要是把極易產(chǎn)生干擾的設備隔離，在空間上將其分離，即使出現(xiàn)電磁干擾，也會在傳輸過程中減弱，以此減少設備干擾，該種方法的應用成本較低，且能夠有效地減少電磁。但是在應用時需要考慮其空間限制，若隔離面積不足，則很難達到有效隔離，因此該種方法應用在煤礦井下，需要結(jié)合煤礦井下的空間情況，在條件允許下，盡量將極易出現(xiàn)電磁干擾問題的設備分開設置，將動力配電柜或者其他不易受到變頻器干擾的設置，放置在中間位置。

為了防止變頻器出現(xiàn)振動干擾，則可以連接交流電抗器，將其安裝在變頻器與電動機之間，以此減少變頻器產(chǎn)生的高次諧波，將其安裝在最靠近變頻器的位置，進而縮短引線的距離。

2.2.2 加裝濾波器

為了減少變頻器給其他設備造成干擾，可以使用屏蔽電纜，線路中使用的動力線與控制線全部使用屏蔽電纜，在布線時盡量不選擇平行布線的方式，若采取平行布線方法，則電纜線路之間的距離要大于2 0 0 mm，當小于2 0 0 mm時，則需要增加隔離擋板?；蛘咴谖C控制板或者P L C輸入電源處，安裝E MI濾波器與高頻磁環(huán)，以此來減少電磁干擾，變頻器布設E MI濾波器，能夠有效的減少傳到過程中的電磁干擾，以此減少諧波污染。

加裝直流電抗器L 1、L 2，能夠提高變頻器功率因數(shù)，以此減少諧波污染，在安裝時，若電機和變頻器的距離＞1 0 0 m，則需要增加輸出電抗器L 3，在變頻器側(cè)，同時需要解決漏電保護輻射干擾，減少外部環(huán)境的輻射干擾，可以采取鋼管穿線法，或者采取屏蔽電纜法，做好接地處理，需要注意的是：采取上述方法，極易造成過流問題，因此必須要增加交流輸出電抗器L 3。

2.2.3 屏蔽干擾

將變頻器放置于封閉的金屬殼內(nèi)部，將金屬殼接地，以此控制并將外界輻射減少到最小，避免給其他設備以及電子線路，造成電磁干擾問題。需要注意的是：由于變頻器的結(jié)構(gòu)較為精細，是由微處理器構(gòu)成，極易給其他組件造成干擾，進而引發(fā)錯誤，組件被電磁干擾，可以通過多種途徑，尤其是電纜線路。因此需要對電纜線路加強控制，使用屏蔽線或者屏蔽層，在連接線路時，要將靠近變頻器的一側(cè)與電路公共端相互連接，切不可以直接連接在變頻器接地端，或者直接接地，對于屏蔽層的另一端，則要做好懸空處理。

2.3 解決變頻器散熱問題的措施

變頻器在煤礦井下應用，在運行的過程中，受到環(huán)境因素以及設備自身性質(zhì)等影響，使得其較為容易發(fā)生散熱問題，因此需要確保使其內(nèi)部電子器件保持在正常運行溫度下，進而減少由于散熱問題造成設備故障或者其他運行問題。為了避免出現(xiàn)此類問題，可以使用強冷風扇來強制散熱，將其安裝在變頻器內(nèi)部，由冷風扇來促進空氣流通，將變頻器運行產(chǎn)生的熱能帶走，通過檢測風扇運行情況，來監(jiān)測變頻器運行狀態(tài)，進而能夠及時發(fā)現(xiàn)變頻器運行故障。

由于煤礦井下空間相對封閉，極易使得變頻器出現(xiàn)散熱問題，因此需要采取相應的措施，來降低變頻器安裝環(huán)境的溫度，若條件允許，盡量將其安裝在獨立的機房內(nèi)，并且配置空調(diào)，合理設計風道，按照相關的標準安裝，確保其能夠擁有獨立的散熱空間。

3 結(jié)語

綜上所述，變頻器技術水平不斷提高，能夠極大程度上提高煤礦井下生產(chǎn)系統(tǒng)運行的效率。但是在實際工作運行中，變頻器的應用還存在著諸多問題，需要加以改善。文中對其應用中常見的問題，做了簡單的分析，并針對具體的問題，提出了相應的解決措施。

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