（兖州煤业鄂尔多斯能化有限公司内蒙古鄂尔多斯017010）
摘要：煤矿的电能质量，是采掘用电设备动用的安全可靠保证，没有稳定的供电电能质量，采掘用电设备就有可能发生失控等不安全隐患，做好煤矿供电电能质量管理，必须加强采矿与供电的协调、加强供电系统的检修维护、加强调度统筹协调、加强系统运行管理，改善供电环境，保障采掘设备的出动率及采掘设备的安全可靠运行。鉴于此，本文主要分析煤矿供电电能质量分析及治理办法。
关键词：煤矿供电；电能质量；治理
1、影响供用电电能质量因素分析
1.1、工作面变动与供电系统不协调
随着煤矿现代化进程，大功率和先进综机设备大量应用，供电距离也越来越长这都给供电带来了困难。供用电线路必须满足用电设备的电能质量，即电压波动范围、压降的损耗、功率因数等要求。不及时进行调整，线路超过一定的允许长度，线路损耗增加，压降势必增加。同时，变化的工作面不及时调整，对线路也会产生不安全隐患。为此，作为采矿设计和供用电管理部门，要进行协调沟通，每一次工作面的调整变动，都要按照线路允许的敷设条件，确定供电线路的走向，预留足够的平台空间，保证供电距离在允许的范围内。
1.2、供电设备与实际运行环境不一致
大型设备功率不断增大，作业时负荷达2000kW以上，负荷变动大，且伴有冲击负荷，具有一定的冲击性，为此，选购供电设备时必须按照用电设备的性质进行选择。选购用电设备时必须按照当地的电网环境进行考虑，对电压要求进行特别说明，以保证设备正常作业。
1.3、线路截面的匹配
线路截面越大，电压损耗越小，但也要考虑运行、检修、移设的经济性和方便性。电缆截面的选择应根据装机容量、设备的容量、供电距离、每回配电线路可能带负荷的情况进行统筹考虑，在考虑导线经济电流密度基础上，导线允许持续电流值应大于其正常工作负荷计算电流值，对距离最远、容量最大的电动机，应保证在重载情况下启动，端电压不低于额定电压的75％校验。同时还要校验其热稳定性。
例如MG900/2245-GWD型采煤机装机容量2245kW，其电源电缆应按该式计算：
2245/1.732/0.8/3.3=490.9A
490.9/2.25/2=109.1mm2
故该设备的变压器回路电源及负荷电缆可以使用120m2电缆（并联）。
但是在进行按正常运行时允许的电压损失校验、按启动时允许的电压损失校验和热稳定性后，我们发现必须使用185m2电缆并联使用擦能满足供电要求。
1.4、移动变电站的影响因素及网络电压的影响因素
移动变电站随着工作面的推进，需要不断地移动，且还需能够承受冲击性负荷突变的能力，为此，移动变电站的选择既要考虑用电负荷的性质，又要考虑经济性。一般移动变电站的选择应以设计所带负荷的60%~80%考虑设置外，在网络电压不稳定的地区，还应考虑补偿装置，以降低对用电设备的影响。
补偿装置可以在变电所集中补偿，也可在工作面就地补偿，目前的快速补偿装置（如D-STATCOM）冲击负荷控制等具有较好的效果，必要时可对变电所、移动变电站的变压器选为有载调压。
2、电能质量指标
合格电能质量是指提供给敏感设备的电力和为其设置的接地系统均适合于该设备正常工作。随着以电力电子装置为代表的非线性负载的大量使用，各种复杂而精密的用电设备不断投入，煤矿对电能质量的要求不断提高。电能的使用范围扩大，供电系统中涌入了大量的冲击、非线性负载及不平衡负荷。以上种种原因产生了电能质量问题，主要包括断电、频率偏差、电压下跌、电压上升、瞬时脉冲、电压波动、电压切痕、谐波、间谐波、过电压、欠电压等。电能质量问题会对电网及用户设备造成严重的影响，主要表现为：
2.1、电压波动
会使电动机转速不均匀，并危及电动机安全运行，影响设备工效。电压波动和闪变还会对数字系统形成干扰，造成误动。
2.2、电网谐波含量增加
导致电气设备寿命缩短，甚至损坏；网损加大，系统发生谐波谐振的可能性增加，同时可能引起继电保护和自动装置误动，仪表指示和电度计量不准以及通信受干扰等一系列问题。
2.3、三相电压不平衡
会引起电机附加振动力矩和发热、变压器漏磁增加和局部过热，电网线损增大，干扰通讯以及多种保护和自动装置误动等。
2.4、电压暂降
主要影响工业生产过程中对电压敏感的电气设备（例如电子设备等）的正常工作，甚至造成严重的经济损失。因此，电压暂降已成为现代电力用户面临的最严重的电磁干扰问题之一。因此，矿井电能质量好坏直接影响到矿井生产设备的正常运行，如何提高矿井供电质量成为一项重要的研究问题。
3、基于SVG的煤矿用电电能质量治理措施
由以上的分析可知煤矿企业由于自身用电特性的原因，存在冲击负荷，且负荷存在非线性和非均衡的特点。但由于煤矿用电负荷的分布不均对于电能质量的要求又相对较高，对于煤矿用电企业的电能质量治理则显得更加紧迫。
SVG（静止无功补偿器）包含两方面的功能：对于三项不平衡的现象进行治理；对系统的无功进行补偿，保持系统的电压水平。
图1为SVG进行电压治理的原理图（图1中，Ia、Ib、Ic为三相电流，A；Ia'、Ib'、Ic'为三相不平衡电流，A；I"为补偿电流，A）。采用SVG接入到煤矿用电网络中进行电能质量的治理存在几方面的优势：
（1）对于冲击负荷造成的电能质量影响可很好地弥补。由于SVG采用的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）进行驱动，本身属于电力电子器件的一种，具有相应速度快的特点，因此当用电负荷中出现冲击负荷时可很好地补偿。
（2）对于非线性的负荷引起的电压畸变可很好地治理。SVG是采用IGBT驱动来实现电压和电流之间产生相位差，因此可实现对于无功的补偿，且具有响应速度快的特点，因此当系统中接入非线性负荷导致电压畸变时可较好地进行补偿。
（3）由于其控制是依靠IGBT来进行驱动，可实现分相的控制，从系统分相中吸收较大的电流而补充较小的电流使得三项平衡，因此采用SVG进行补偿时也不会消耗大量电能，具有更好的经济性。
图1SVG工作原理
总之，中国是产煤大国，在石化能源的使用比率上煤炭占到很大的比率。因此煤矿的发展直接影响到中国的国民经济。无论是居民使用还是大型发电厂使用煤炭进行火力发电都对煤矿具有较强的依赖性。目前煤矿开采过程主要依赖于电气设备来进行开展，包括对于原煤的挖掘、运输等。因此电力的安全、稳定供应对于煤矿企业的生产至为重要。但煤矿企业由于其自身特点，负荷中含有冲击负荷，且在原煤价格发生波动时对应的煤矿产量也会发生变化，从而造成了煤矿企业的负荷水平波动较大，同时由于冲击负荷及负荷分布不均等方面的影响会造成煤矿用电的电能质量下降，不仅影响了煤矿矿井中电气设备的正常运转，同时也增加了煤矿供电网络的网损，既不利于企业的生产也不利于企业的经济效益。
参考文献：
[1]张晨萌.同相牵引供电系统电磁混合型电能质量补偿技术研究[D].武汉大学，2016.