廣播電視工程中無功補償與諧波治理研究

摘要：隨著我國電力系統的不斷發展，各個行業都離不開電網的使用，因此，對電網的安全程度有了更高的要求。加強對一些影響電網系統安全的電力系統或者電力設備的處理顯得尤為重要。文章主要對廣播電視工程中的無功補償與諧波應用存在的問題進行了分析，并對有效治理這些問題的方法進行了探討。

關鍵詞：無功補償；諧波治理；廣播電視工程；電網系統安全；電力設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM761 文章編號：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

在廣播電視行業中，經常會使用一些大功率的電氣設備，這些電氣設備在使用時會產生大量的諧波電流，會對廣播電視行業中的無功補償裝置產生不利影響。因為大量的諧波電流還會使電纜過熱而出現熔斷，增加了安全事故發生的幾率，因此，加強對諧波產生危害的源頭以及防治研究，是提高電視廣播電力系統安全性的重要保證。

1 電臺諧波產生的原因

電臺諧波過多會對電氣設備產生不利影響甚至會使整個廣播電視行業遭受到破壞，使各項工作無法正常開展。而電臺諧波的形成也與多種因素有關，產生的具體原因為：

1.1 非線性負載過大

非線性負載量過大是產生電臺諧波最為主要的原因。首先是形成了非正弦形式的電流，產生的過程是因為電流流經負載時，與電壓不構成線性關系，因此電臺諧波會伴隨著非正弦電流而產生。這種諧波運行的頻率與基波頻率相比大很多，根據相關的原理分析可以知道，波形如果以重復形式出現，會通過某種形式分解為不同的量值，這些量值主要是正弦波分量值，這些正弦值都表示為超過基波的諧波。一般，諧波還分為奇次諧波和偶次諧波，從危害程度上看，奇次諧波產生的危害更大。

1.2 電力在傳輸和生產中易產生諧波

在電力系統實施發電操作過程中，一般都會對發電機的結構和線路連接的方式進行處理，使機器和線路能夠安全運作。在完成了對發電機結構和發電機內部接線方法的改造和處理以后，發電機電壓可以看成是在供給基波頻率的正弦波形過程中產生的。

除了以上產生方式以外，還有很多其他電氣設備也會產生諧波：（1）電路的開關電源，主要包括各種電子元件的開關電源，例如廣泛存在于一些電流設備中的電力設備，整流器、變頻器等電氣設備，還有一些大容量的電氣調節設備，比如電路相控調速壓裝置、電力閘管等；（2）設備內存在一些鐵芯的電力裝置，比如電力變壓器、電力電抗器等；（3）依靠電弧實現運行的電力設備，比如在電力系統中被廣泛使用的放電燈，這種放電燈是氣體形式的，還有交流弧形式的焊機、煉鋼用的電弧爐設備等。

2 電臺諧波產生的危害

2.1 對電力系統設備的危害

對負載和設備容量實施匹配可以在一定程度上減少電力系統受諧波危害的影響，并能減少產生電流沖擊、電波變形等情況。如果電路中的一些電氣設備因為某種原因未能按照規范實施啟動和運行，設備的功率就會大大降低，從而使電氣設備的電壓負數和有功功率出現降低，在這個過程中，電容補償成為解決該項問題的關鍵，但是，如果諧振電路和諧振電波的電壓出現增大，小電流也會使其電壓增大。在我國有很多企業都因對電力設備運行時產生的諧波不夠重視，從而引發事故。比如，我國某企業在一項廣播電視工程施工中，因為使用了過多的變頻器，并且變頻器使用的時間過長，未能及時更新，導致電路電壓增大，使電容補償中的電壓和諧波電流時常出現沖突，從而導致電容出現不同程度的燃燒和爆炸，引發了安全事故，最終導致了電力設備無法正常運行和工作。

2.2 使設備的功率降低

在電力系統中，輸電和發電過程都會產生諧波，在諧波產生時電氣設備會增加各種設備的熱能損耗，從而使電氣設備的溫度過高，功率降低。其中，最為主要的還是對變電器的影響，因為變電器是電力系統中最為重要的電力設備，對電力系統的調節具有重要作用，主要的影響表現在：

諧波電流在流經設備時自身的能耗會大量消耗。變壓器又分為三角形的連接形式和全星的連接形式，對每種形式的變電器產生的影響都是不同的，三角形連接形式變電器的3次及其以上次數的諧波會在變電器的繞組中形成環流，在形成環流之后設備的繞組溫度會偏高；而對全星形連接變壓器產生的影響是，如果繞組以中性接地的方式運作時，其內部的電容量會增加，并在此基礎上形成2次諧波諧振，諧波產生振動影響到設備的運行。

2.3 對電力電容器的影響

電力電容器也是電力系統中非常重要的電氣設備，諧波的產生會對這些設備的運行產生影響。諧波通過的電壓如果過高，就會加快設備的老化速度。由此使電容器的能耗增大，長期下來會影響電氣設備的使用壽命。另外，在諧波振動的頻率過快時，就會使諧波產生的電流量增加，使設備的溫度過熱，容易引發事故并使設備的正常運行受到影響。

3 無功補償的治理方法

3.1 使用無源濾波器

在廣播電視工程中，會經常發生因為停電而無法使工作正常開展，因此，為了有效避免這種事故的出現就要在電力系統中的電源開關處加裝UPS。在變頻系統中的變頻空調電路中，可以選擇使用無源的濾波器。無源濾波器，又被稱為LC濾波器，是一種濾波電路，主要構成部件有：電感器、電容和電阻設備，構成方式是將電感器和電容電阻進行組合設計，功能是可濾除某一次或多次諧波，要想實現最優過濾效果可以將濾波器的電感和電容設備實施串聯。

一般，廣播電視臺站的使用大量的大功率的脈階調制、整流開關設備和變頻器、計算機設備，導致在電力系統中產生大量諧波，使系統的穩定性和設備的可靠性受到影響。因此，采取分段治理的方式，無源濾波器可以采用并聯的形式安裝在各關鍵設備的母線上，使諧波的治理更加方便、經濟。

因為無源濾波設備在補償設備時可以降低線路的損耗，并會使電磁波的影響降低。濾波系統存在的是高次的諧波，因此能對電源有效節約，還能對功率的因數進行補償?？梢愿鶕O備的實際運行規律設計電力系統，按照諧波的產生次數，選擇適合的電抗設備。由此可見，這種無源濾波器能夠保證電力系統在更加安全和高效的條件下工作，是一種能夠有效對諧波進行過濾和處理的設備。

3.2 使用有源的濾波器

有源力濾波是由電力電子構建而成的，這種濾波會在運行時將流通的電流導入到電路網絡中，對以內負載產生的諧波有重要作用，同時還可對電流進行抵消處理。但電源線會受到電磁波的干擾。因此，為了確保低壓下的電力系統能夠正常運行可以用電力電子變流器對系統實施控制，由此實現對濾波的跟蹤和處理。

而應用無功補償的治理方式主要是采用無源濾波進行治理，在諧波造成了嚴重危害時，可在系統中增加無源濾波器的使用。具體的方法是：在諧波和電力系統中串聯一個變壓器，將有源濾波器安裝在電源輸出處，這種設計的原因是為了實現基波電流的順利通過，并有效的隔離諧波。

4 結語

本文主要對廣播電視工程中諧波產生的危害和特征進行了簡單的論述，并對無功補償治理諧波的方法進行了分析，表現了提高濾波的預防和治理是非常重要的，對提高電力系統的安全和高效具有重要作用。

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作者簡介：林慶洪（1975-），男，云南西疇人，國家新聞出版廣電總局五〇一臺工程師，研究方向：通訊、無線

廣播。

（責任編輯：周 瓊）