變頻器對工廠配電系統的諧波污染及治理探討

郝　伶西安水務（集團）規劃設計研究院有限公司

變頻器對工廠配電系統的諧波污染及治理探討

郝伶
西安水務（集團）規劃設計研究院有限公司

基于工業方面的快速發展，有關工廠配電系統之中的程序以及構成也越來越復雜，逐漸變成了多維性非常強的一種綜合系統。這里面變頻器對于整個工廠配電系統實際的工作效率具有重要的作用，但是因為變頻器在連接位置上非常關鍵，導致其溝通的原件也有很多，所以其很容易出現諧波污染的情況。諧波污染能夠對工廠方面的正常生產造成嚴重的危害，本文重點分析了有關工廠配電系統方面的變頻器的意義，并且對諧波污染的出現原因以及治理方法進行了相關研究，旨在提供一定借鑒。

變頻器；工廠配電系統；諧波污染；治理

步入二十一世紀之后，工業化以及城鎮化的進程越來越快，其在為人們提供諸多方便條件的同時，也導致了環境的破壞以及污染，所以對環境以及生態方面的重視程度不斷提高。對于電力生產業界來說，其同樣存在有關電力系統方面的環境污染，而諧波污染就是其中影響最為廣泛的一種。諧波污染的出現的關鍵原因就是工廠有關配電系統方面的變頻器，基于如今有關變頻器方面的應用越來越廣泛，對于諧波污染方面的治理也成為了業內非常重要的一個課題。

一、產生諧波污染的有關原因

如今，業界所應用以及采購的相關變頻器大部分都是利用晶閘管等有關非線性方面的電力電子元件組成的，因此在變頻器相關的整流環節當中，不管怎樣工作亦或是內部整流元件怎樣進行配置，相關變頻器不是憑借連續的有關止弦波的方式在電網當中匯聚電能，而是利用脈沖的有關斷續方式一次一件的在電網當中索取電流。對于這種脈沖的相關斷續方式來說，其存在著很大的后期問題，由于在信號發出的時候，電流會受到沿路阻抗方面的影響，進而形成一種共同脈沖電壓，并且疊加在相關的電網上，使得電網的電壓出現畸變。這種情況就叫做諧波污染。

二、諧波所引起的一些問題

由諧波引起的有關問題非常多，譬如變壓器方面的損耗加大，其具體的原因就是因為諧波會致使變壓器大幅升溫，從而產生電能損耗；其也會由于觸動電動機方面的振動力矩，而導致噪聲的產生以及電動機方面的周期性變速等有關問題；另外高次諧波還能夠使得電網周邊磁場出現變化，電網極易產生波形畸變；利用對電流變化方面的影響，諧波還可能使開關設備方面的動作異常；而變頻器有關諧波污染還將帶來電容器方面的諧波共振；除此之外，其還會導致測量儀出現計量誤差。

在種種問題當中，最為嚴重的、同時也是最為重要的一個就是電網波形畸變，它的問題能夠使工廠配電系統出現更多的誤動作。因此我們可以說，變頻器盡管方便實用，不過對這些諧波污染還有其次生問題的出現我們必須要給予足夠的重視，其時刻都有可能導致供電異常以及其他設備方面的故障，使得生產以及生活當中出現不必要的麻煩。

三、工廠配電系統當中有關變頻器方面的處理方法

（一）系統設計

工程在對于配電系統進行設置的有關過程中，要將出現諧波的有關供電線路以及對諧波較為敏感的有關供電線路進行獨立設置，或者是在它的表面上安裝一些絕緣的材料，讓線性負荷以及非線性負荷存在不同的電路來產生回饋電路，讓非線性負荷出現的畸變電壓無法傳到質線性有關負荷上，亦或是增加三相四相有關線性供電導線方面的線截面積。

（二）裝濾波器

就電動機控制器當中電動機產生的有關諧波來說，因為其波形非常分明，能夠利用濾波器來使諧波電流降低。大部分脈沖控制器方面產生的諧波，在通過濾波器過濾之后，對于有用基波方面的影響甚微。

（三）裝用相關的隔離變壓器

均衡的有關3以及3的倍數次方面的諧波電流傳回相關電源中的問題，應該用有關隔離變壓器進行抑制，在應用這種變壓器的時候，一般會裝設一個旁路的有關電路，從而防止對變壓器實際的維護工作時間過長，而導致負荷停止供電，對于這種情況來說，應該使用中性線足夠大的有關四芯饋線。在關鍵的配電系統當中，將隔離變壓器安裝在對應的配電盤上面，讓3以及3的倍數次相關諧波電流和配電系統之間隔離。相關的隔離變壓器應該合理的提升額定值，不然也會出現電壓畸變以及過熱的情況。

（四）裝用相關的有源濾波器

變流器或者是逆變器所產生的有關邊頻帶以及諧波，利用普通的濾波器無法有效的進行濾除。這是由于邊頻帶方面的頻率是隨著相關傳動裝置實際的速度而產生變化的，并且常常會接近具體的基波頻率。如今對于有源濾波器方面的應用越來越廣泛，其能夠在工作的時候主動注入電流，從而準確的補償因為負荷而出現的諧波電流，這樣就能夠得到一個非常純粹的正弦波。而這種濾波設備實際的工作能夠利用數字信號處理相關技術，來對快速絕緣柵有關雙極晶體管進行控制。由于設備和供電系統之間是并聯工作的，其只能對諧波電流進行控制，而基波電力是不會流過相關濾波器的。假如需要進行過濾處理的諧波電流比有關濾波器方面的容量更大的化，那么它只是起到一種簡單的限制作用，從而使波形能夠進行部分糾正。

（五）工廠用電車間

大部分都是憑借電容器直接實施無功功率補償，從而減少基波無功電流。但是，諧波濾波器是憑借并聯的有關方式進入系統的，如果選配不合理的的話很有可能會導致適得其反，使得系統阻抗和濾波器出現并聯諧振，這樣不但不能抑制，更是會對諧波進行放大，導致更大的危害產生。建議使用調諧式相關濾波器裝置，切實考慮到有關場內線性負荷實際的分配狀況，有關線性負荷方面的功率因數，還有非線性負荷方面產生的所有次諧波電流和功率因數，對日后有關的目標功率因數進行改善，配電網絡具體構成等有關因素。

結束語

變頻裝置方面的非線性系統在有關正弦的激勵下一定會出現高層次的諧波，而高層次諧波對整個工廠有關配電系統方面的變頻裝置自身也存在一定影響，在進行設計以及裝置過程當中應該依照具體的情況，應用科學的抑制方法。在對系統進行裝設的有關過程中，應用實惠并且簡便的方式，在最大限度上降低高諧波對于相關供電系統方面的干擾。

[1]翟亞鋒，譚興華，江桂香.諧波污染問題在工廠低壓配電系統中的分析和治理對策分析[J].科技風,2015,(24)；105.

[2]康亦娜.變頻器對工廠配電系統的諧波污染及治理應用研究[J].科技傳播,2014,(07)；132.