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浅析变频器对KJ65N监控系统干扰的解决方法
闫相宁
（上海能源大屯股份有限公司 江苏徐州 221611）
[摘 要]本文阐述了姚桥煤矿KJ65N 监测监控在运行过程中时常发生变频干扰的问题，直接影响到整个姚桥矿的生产。为了确保矿KJ65N 监测监控系统的稳定，针对系统的安装、设计和配置问题进行了优化设计和防范措施。并达到了预期的效果，从而确保了KJ65N 监测监控系统的安全运行，保证了姚桥矿的生产，为姚桥矿提高现场的使用管理水平和降低故障提供了依据。
[关键词]监测监控系统； 变频器； 故障分析及抗干扰措施
中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0226-01
1.变频干扰的现象分析
在变频调速驱动系统中，晶闸管或者整流二极管等非线性整流器件得到了广泛的应用，其产生谐波引起的THDv对电网有较强的传导干扰，影响到电网的供电质量。变频器在输出能量的同时将在输出线上产生较强的电磁辐射干扰，影响周边电器的正常工作，变频器动力电缆与信号电缆平行敷设，也容易产生耦合等。
⑴ 输入侧产生的谐波机理
在电源侧，晶闸管供电的直流电动机，无换向器电动机以及通用变频器等上都会有整流回路，并且有此能够产生谐波，这些谐波都是由于它的非线性关系引起的。
⑵ 输出侧产生谐波机理
在逆变输出回路中，输出电压和电流均有谐波。掘进工作面带式输送机发出的电磁干扰同巷道内敷设的瓦斯监控设备及电缆信号传输。只要这几个工作面的带式输送机在开启和关闭瞬间都产生极强的电磁干扰脉冲，从分站到传感器线路都比较长，传感器线路与动力电缆平行地挂在一起而且敷设于巷道的同一侧，等效于一个紧耦合回路。其强大的电磁脉冲比常规信号电平还要高，能轻而易举的窜进分站中，很难分辨是正常信号还是干扰脉冲信号。系统上传数据与现场实际数据明显不符，有时高出1.0以上，产生瓦斯电闭锁严重影响了瓦斯监控系统的正常运行及安全生产，为矿安全生产埋下了极大的安全隐患，又影响了出煤和掘进。频繁的电磁起动脉冲与信号叠加后就会造成严重的干扰，但却造成信息采集延迟，使系统反应速度变的迟钝，反而造成整个系统的不稳定
3.变频干扰的解决方法
⑴ 加装交流电抗器和直流电抗器
当变频器使用在配电变压器容量大于500KVA，且变压器容量大于变频器容量的10倍以上，则在变压器输出侧加装交流电抗器；而当配电变压器输出电压三相不平衡，且不平衡率大于3%时，变频器输入电流峰值很大，会造成导线过热，则此时需加装交流电抗器，严重时则需加装直流电抗器，见图1、图2所示。
⑵加装无源滤波器
由图3所示。将无源滤波器安装在变频器的交流侧，无源滤波器由L、C、R元件构成谐波共振回路，当LC回路的谐波频率和某一次高次谐波电流频率相同时，即可阻止高次谐波流入电网。无源滤波器特点是投资少、频率高、结构简单、运行可靠及维护方便，但缺点是滤波易受系统参数的影响，对某些次谐波有放大的可能，耗费多，体积大。
⑶变频器的隔离措施
由图4所示。变频器系统的供电电源与其它设备的供电电源相互独立，变频器的接地可靠并独立。变频器的输出电缆采用屏蔽电缆。
⑷其它方法
1）监控分站的供电电源不能与变频器电源共用一台变压器。
2）变频器的外壳接地要单独设置、不能与其它设备接地共用，接地极加大对地接触面保证接地可靠。
3）分站外壳设置独立接地。
4）动力电缆输出与电机之间线缆要用屏蔽电缆有条件的穿钢管并独立接地。
5）传感器与分站通信电缆全部采用带屏蔽层的信号电缆，并且屏蔽层要与分站端接地，可有效避免变频干扰。
6）在有干扰的巷道内严格规定传感器电缆不与动力电缆在同一侧上，分两侧吊挂，如在同侧两电缆要大于200mm的距离，监控电缆在变频器及其影响的100米范围内严禁盘起。
7）在传感器与分站之间接线盒内的屏蔽线缆连接要可靠，用高压胶布包扎好无毛刺。
8）常检查传感器与航空插头连接、接线盒接线端子接头氧化故障。
9）杜绝使用伪劣的信号屏蔽电缆。
10） 加大分站与变频设备间距，保持50米以上间距最佳。
4.结语
在生产实践中证明，选用以上抗干扰措施简单、经济可行，很好的解决了井下使用变频设备对KJ65N监测监控系统干扰影响，为姚桥矿生产和安全提供了有力的保障。
作者简介
闫相宁，男，山东青州人，1966年1月出生，山东矿业学院（现山东科技大学）毕业，工程师，现在中煤集团大屯煤电公司姚桥煤矿从事信息化管理工作。
闫相宁
（上海能源大屯股份有限公司 江苏徐州 221611）
[摘 要]本文阐述了姚桥煤矿KJ65N 监测监控在运行过程中时常发生变频干扰的问题，直接影响到整个姚桥矿的生产。为了确保矿KJ65N 监测监控系统的稳定，针对系统的安装、设计和配置问题进行了优化设计和防范措施。并达到了预期的效果，从而确保了KJ65N 监测监控系统的安全运行，保证了姚桥矿的生产，为姚桥矿提高现场的使用管理水平和降低故障提供了依据。
[关键词]监测监控系统； 变频器； 故障分析及抗干扰措施
中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0226-01
1.变频干扰的现象分析
在变频调速驱动系统中，晶闸管或者整流二极管等非线性整流器件得到了广泛的应用，其产生谐波引起的THDv对电网有较强的传导干扰，影响到电网的供电质量。变频器在输出能量的同时将在输出线上产生较强的电磁辐射干扰，影响周边电器的正常工作，变频器动力电缆与信号电缆平行敷设，也容易产生耦合等。
⑴ 输入侧产生的谐波机理
在电源侧，晶闸管供电的直流电动机，无换向器电动机以及通用变频器等上都会有整流回路，并且有此能够产生谐波，这些谐波都是由于它的非线性关系引起的。
⑵ 输出侧产生谐波机理
在逆变输出回路中，输出电压和电流均有谐波。掘进工作面带式输送机发出的电磁干扰同巷道内敷设的瓦斯监控设备及电缆信号传输。只要这几个工作面的带式输送机在开启和关闭瞬间都产生极强的电磁干扰脉冲，从分站到传感器线路都比较长，传感器线路与动力电缆平行地挂在一起而且敷设于巷道的同一侧，等效于一个紧耦合回路。其强大的电磁脉冲比常规信号电平还要高，能轻而易举的窜进分站中，很难分辨是正常信号还是干扰脉冲信号。系统上传数据与现场实际数据明显不符，有时高出1.0以上，产生瓦斯电闭锁严重影响了瓦斯监控系统的正常运行及安全生产，为矿安全生产埋下了极大的安全隐患，又影响了出煤和掘进。频繁的电磁起动脉冲与信号叠加后就会造成严重的干扰，但却造成信息采集延迟，使系统反应速度变的迟钝，反而造成整个系统的不稳定
3.变频干扰的解决方法
⑴ 加装交流电抗器和直流电抗器
当变频器使用在配电变压器容量大于500KVA，且变压器容量大于变频器容量的10倍以上，则在变压器输出侧加装交流电抗器；而当配电变压器输出电压三相不平衡，且不平衡率大于3%时，变频器输入电流峰值很大，会造成导线过热，则此时需加装交流电抗器，严重时则需加装直流电抗器，见图1、图2所示。
⑵加装无源滤波器
由图3所示。将无源滤波器安装在变频器的交流侧，无源滤波器由L、C、R元件构成谐波共振回路，当LC回路的谐波频率和某一次高次谐波电流频率相同时，即可阻止高次谐波流入电网。无源滤波器特点是投资少、频率高、结构简单、运行可靠及维护方便，但缺点是滤波易受系统参数的影响，对某些次谐波有放大的可能，耗费多，体积大。
⑶变频器的隔离措施
由图4所示。变频器系统的供电电源与其它设备的供电电源相互独立，变频器的接地可靠并独立。变频器的输出电缆采用屏蔽电缆。
⑷其它方法
1）监控分站的供电电源不能与变频器电源共用一台变压器。
2）变频器的外壳接地要单独设置、不能与其它设备接地共用，接地极加大对地接触面保证接地可靠。
3）分站外壳设置独立接地。
4）动力电缆输出与电机之间线缆要用屏蔽电缆有条件的穿钢管并独立接地。
5）传感器与分站通信电缆全部采用带屏蔽层的信号电缆，并且屏蔽层要与分站端接地，可有效避免变频干扰。
6）在有干扰的巷道内严格规定传感器电缆不与动力电缆在同一侧上，分两侧吊挂，如在同侧两电缆要大于200mm的距离，监控电缆在变频器及其影响的100米范围内严禁盘起。
7）在传感器与分站之间接线盒内的屏蔽线缆连接要可靠，用高压胶布包扎好无毛刺。
8）常检查传感器与航空插头连接、接线盒接线端子接头氧化故障。
9）杜绝使用伪劣的信号屏蔽电缆。
10） 加大分站与变频设备间距，保持50米以上间距最佳。
4.结语
在生产实践中证明，选用以上抗干扰措施简单、经济可行，很好的解决了井下使用变频设备对KJ65N监测监控系统干扰影响，为姚桥矿生产和安全提供了有力的保障。
作者简介
闫相宁，男，山东青州人，1966年1月出生，山东矿业学院（现山东科技大学）毕业，工程师，现在中煤集团大屯煤电公司姚桥煤矿从事信息化管理工作。