廣電企業(yè)無(wú)功補(bǔ)償與諧波治理

摘 要：文章采用理論結(jié)合實(shí)踐的方法，對(duì)廣電企業(yè)無(wú)功補(bǔ)償與諧波治理問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與探討。研究認(rèn)為，要充分認(rèn)識(shí)用電負(fù)荷諧波對(duì)電網(wǎng)的沖擊及危害，從源頭抓起，改善用電設(shè)備的自然功率因數(shù)和減小用電負(fù)荷的諧波是根本措施，并對(duì)電力系統(tǒng)諧波治理的措施中的被動(dòng)治理方式進(jìn)行了詳細(xì)的論述，最后提出了相應(yīng)的建議，以期為實(shí)踐應(yīng)用提供理論參考。

關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償；諧波治理；措施

中圖分類號(hào)：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）11-0102-02

廣電企業(yè)對(duì)電網(wǎng)的安全，電能的質(zhì)量要求較高，然而，其內(nèi)部的設(shè)備中，非線性負(fù)載不少，如各種晶閘管整流電子設(shè)備，使用直流電動(dòng)機(jī)和變流器驅(qū)動(dòng)、交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)、變壓器、電抗器、電力電子裝置等。

解決好低壓線路中的無(wú)功補(bǔ)償和諧波源治理問(wèn)題，提高低壓系統(tǒng)中電能質(zhì)量及安全運(yùn)行、降低變壓器、線路損耗、提高出力具有重要的意義。

我們可以參照國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局于1993年發(fā)布的中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549-93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》，對(duì)各變壓器運(yùn)行線路分別進(jìn)行諧波監(jiān)測(cè)比對(duì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，演播室線路諧波超標(biāo)最大，其它常用線路相對(duì)較小。采取相應(yīng)的措施，進(jìn)行治理。

GB/T14549-93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》標(biāo)準(zhǔn)如表1、表2所示。

根據(jù)上述國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)廣電企業(yè)內(nèi)部設(shè)備所產(chǎn)生的諧波進(jìn)行治理，以期達(dá)到國(guó)標(biāo)，確保廣播、電視節(jié)目的安全正常播出，對(duì)產(chǎn)生諧波設(shè)備管控，無(wú)功設(shè)備有效補(bǔ)償，減小對(duì)電力系統(tǒng)的沖擊已引起企業(yè)普遍關(guān)注和重視，采取相應(yīng)對(duì)策，降低危害。

1 產(chǎn)生諧波的用電設(shè)備對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的沖擊及危

害

負(fù)載與設(shè)備容量的匹配是減小對(duì)電力系統(tǒng)的無(wú)功沖擊、電壓閃變、波形畸變及諧波危害的有效措施之一。當(dāng)電動(dòng)機(jī)、變壓器、電抗器等用電設(shè)備容量、起動(dòng)、運(yùn)行方式的選擇不合適時(shí)，就會(huì)造成功率因素低，有功功率降低，電壓質(zhì)量下降，我們就會(huì)采用電容補(bǔ)償，但當(dāng)電路參數(shù)具備諧波電壓放大或諧振條件時(shí)，即使很小的諧波電流，也有可能造成很大的諧振電流和諧波過(guò)電壓。并聯(lián)諧振電路如圖1所示。

變頻器等設(shè)備都可以看作是諧波電流源。電路中參數(shù)XC可以是電容補(bǔ)償設(shè)備，包括電纜等的充電電容（當(dāng)諧波頻率越高時(shí)，等值電容值越大，就越不能忽略）。當(dāng)XC與（XS+ XT）的值相當(dāng)時(shí)，并聯(lián)后呈高阻抗特征，即使諧波電流源很小，也會(huì)產(chǎn)生很高的諧振電流及諧波過(guò)電壓。導(dǎo)致電容器的爆炸，開關(guān)的誤分、誤合，拒分、拒合的事故。

2010年，某廣電企業(yè)就因變頻器同時(shí)使用數(shù)量較多、時(shí)間較長(zhǎng)，沒(méi)有引起關(guān)注諧波處理，諧波電流及過(guò)電壓不斷沖擊補(bǔ)償電容，最終引發(fā)電容爆炸、燃燒，導(dǎo)致二臺(tái)電容補(bǔ)償柜全部燒毀，泱及周邊開關(guān)設(shè)備四臺(tái)，一時(shí)全部空調(diào)設(shè)備停運(yùn)。

其他諧波產(chǎn)生的原因是整流器、UPS電源、電子調(diào)速裝備、熒光燈、計(jì)算機(jī)、可控硅調(diào)光器等電力電子設(shè)備和電器設(shè)備的使用。

因此解決電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理應(yīng)首先從源頭抓起，改善負(fù)載與用電設(shè)備容量大小相適應(yīng)，提高線路中的自然功率因數(shù)，減小產(chǎn)生諧波用電負(fù)荷是根本措施，同時(shí)采取適當(dāng)?shù)娜斯o(wú)功補(bǔ)償和合宜濾波方法。

2 無(wú)功補(bǔ)償諧波治理方法

作為電力企業(yè)用戶，既要諧波濾波治理又要考慮無(wú)功補(bǔ)償，為了兼顧二者，主要采用被動(dòng)治理方法，通過(guò)采用改造單純電容補(bǔ)償，為L(zhǎng)C串聯(lián)組合而成濾波裝置，稱之為無(wú)源電力濾波器PPF；或外加有源電力濾波器APF；或者采用PPF和APF的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同的實(shí)際情況、場(chǎng)合，選擇不同的濾波形式，以達(dá)到兼顧二者目的。

被動(dòng)治理方式在吸收諧波的同時(shí)還可以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，運(yùn)行維護(hù)也比較方便，具有較大的靈活性。

2.1 無(wú)源電力濾波器PPF

電力設(shè)備投入運(yùn)行一段時(shí)間后，通過(guò)諧波監(jiān)測(cè)采集數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)現(xiàn)，各線路系統(tǒng)，主要發(fā)生不同的奇數(shù)、還是偶數(shù)次諧波，那么，我們可以通過(guò)數(shù)據(jù)參數(shù)分析，計(jì)算出不同的經(jīng)電抗器、電容、電阻數(shù)據(jù)配合適當(dāng)組合而成不同濾波裝置，并聯(lián)在低壓系統(tǒng)中，除可以濾除諧波外，還兼起到無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔谩C在諧波頻率下，為阻抗回路吸收諧波。在基波頻率下，提供無(wú)功電流以提高功率因數(shù)。它的典型應(yīng)用主要是含有一組容量大于200 kVA的非線性負(fù)荷（變速傳動(dòng)裝置、UPS、整流器等）的電氣系統(tǒng)，需要功率因數(shù)校正的電氣系統(tǒng)，必須降低電壓畸變以避免干擾敏感負(fù)荷的電氣設(shè)備，以及必須降低電流畸變以避免過(guò)載的電氣設(shè)備。

單調(diào)諧濾波器為L(zhǎng)、C串聯(lián)組成，單調(diào)諧濾波原理如圖2所示。

廣電企業(yè)中，為了防止因停電事故發(fā)生造成停播事故的發(fā)生，而在發(fā)射端，播出端安裝UPS備用電源，在同一變壓器系統(tǒng)中，同時(shí)供其它設(shè)備用電，感性設(shè)備如電動(dòng)機(jī)等，在這樣的電力系統(tǒng)中，必須兼顧二者，采用無(wú)源濾波器比較好。也適合在調(diào)頻空調(diào)用電系統(tǒng)的線路中。

廣電企業(yè)中另一個(gè)主要的諧波源，來(lái)自大型演播室的可控硅調(diào)光設(shè)備，雖然，我們會(huì)采取燈光用電單獨(dú)變壓器供電，獨(dú)立的一個(gè)供電系統(tǒng)，可控硅調(diào)光控制器，是一個(gè)諧波源，這并不能消除上級(jí)電力系統(tǒng)諧波影響，我們主要采用在可控硅調(diào)光設(shè)備的0.4 kV低壓出線端，就地并聯(lián)與容量相應(yīng)的外加有源濾波器，控制諧波的擴(kuò)大延伸到系統(tǒng)中。避免對(duì)其它演播室燈光系統(tǒng)的干擾。因?yàn)椋O(shè)計(jì)時(shí)，往往多個(gè)演播室燈光用電聯(lián)接在同一臺(tái)變壓器中，分路供電，避免不同線路用電設(shè)備的相互影響，導(dǎo)致低壓配電系統(tǒng)開關(guān)故障發(fā)生。

2.2 有源濾波器APF（active power filter）

有源電力濾波器的原理，是由自關(guān)斷電力電子器件構(gòu)成，它向交流電網(wǎng)注入補(bǔ)償電流，其幅值與負(fù)載注入電網(wǎng)的諧波電流的大小相等，相位差180°，以抵消負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。將它外加并聯(lián)在演播室可控硅調(diào)光器0.4 kV低壓出線端，因?yàn)檠莶ナ覠艄庾兓怯裳莩龉?jié)目需要而定，我們就是利用其電力電子變流器的高可控性和快速響應(yīng)性，動(dòng)態(tài)跟蹤及時(shí)濾波作用，保證低壓配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，其系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示。

2.3 無(wú)功補(bǔ)償與諧波治理的幾點(diǎn)建議

①無(wú)論是無(wú)源電力濾波器，還是有源電力濾波器各有優(yōu)缺點(diǎn)，必須根據(jù)各單位實(shí)際情況，進(jìn)行合理選擇不同的方式。

②在選擇無(wú)源電力器時(shí)，要根據(jù)發(fā)生的諧波奇偶數(shù)發(fā)生的情況，無(wú)源濾波裝置的組合選擇不同的方式。

③選擇就地濾波，集中濾波，考慮滿足無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊蟆?/p>

④在大功率容量用戶，宜采用大功率注入式混合型有源濾波器HSHIAPF（High-capacity shunt hybrid injection type active power filter），

這是國(guó)內(nèi)外諧波治理的發(fā)展趨勢(shì)，也是重點(diǎn)發(fā)展的方向，如果有經(jīng)濟(jì)條件的單位可以考慮應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張協(xié)申.無(wú)功功率補(bǔ)償電容器與線路諧波的相互影響[J].機(jī)電信息，2011，（6）.