煙草行業的電能質量及諧波治理

巫加大

摘要：本文探討了諧波的產生原理以及危害，并提出了諧波治理的方法。

[關鍵詞]變頻器 諧波治理 電能質量

眾所周知，在衡量電能質量的方面，諧波便是影響電能質量的重要標準之一，也是監察督促電能質量的環節之一，簡單來講，電能質量的優劣直接受諧波污染程度的影響。進入電力電器時代后，變頻器在各個行業中被大量使用。雖然在一定程度上，變頻器的推出節約了能源的消耗，增強了企業在煙草生產過程中的效率，但是，變頻器的大量使用對供電電網形成了嚴重污染的諧波環境。因此，控制諧波成為當前首當其沖的任務。

1 諧波的產生原理以及危害

在企業發展的過程中，為了企業的經濟效益，往往會在成本上加以控制，而在煙草生產的過程中，電能的損耗占據成本中較大比例。因此，在煙草生產過程中，相關部門會加大變頻器的應用，其原因就是在于變頻器會大大減少電能的損耗，但是，變頻器也有自身的限制性，在進行高負荷的生產后，變頻器會產生電流諧波，而這種電流諧波會對供電的電源產生負面影響。電流諧波會增大供電電纜以及變壓器的產熱量，這樣以后，便導致了相關設備的額外電能損失。

簡單來講，電流諧波會增加電能損耗的原理在于，電流諧波的頻率為基礎波頻率的數倍，而在物理上講，電流頻率超出了一定的限制范圍，會產生集膚效應，導致這種頻率較高的電流在導體的表面流動，以至于供電電網產生不必要的熱能。另一方面，高頻率的電流諧波也會在一定程度上，減少電容器的使用壽命，將電容器中最為重要的熱損系數提高至幾倍，產生的電熱會大大增多，以至于電路中各個軟件在高溫的環境中受到損壞。

2 諧波的治理

2.1 設置LC濾波器

目前來看，在煙草生產過程中，設置LC濾波器和有源電力濾波器，能夠有效的減少高頻諧波的產生，從而減少電容器以及變壓器的產熱，維持供電電網的電流穩定流動，進而提高了電能的使用效率。LC濾波器在一定程度上，會將由變頻器產生的高頻諧波進行過濾，增大電容器的使用壽命，減少了在煙草制造過程中的電能消耗量，為企業的經濟發展，做出了巨大的強有力的貢獻。但是，LC濾波器也有自身使用的限制，便是在適應煙草制造系統的過程中，具有不可連續使用的特性，換句話說，LC濾波器在應變能力，上處于劣勢，負載的快速變化使LC濾波器造成了煙草制造系統的部分諧振。而這些產生的諧振會在一定程度上增大電流的頻率，從而又作用于諧波的產生上去。

2.2 設置有源電力濾波器

相比于LC濾波器，有源電力濾波器更加具有使用的優越性，已經被不少煙草公司應用于煙草生產環節中去。簡單來講，有源電力濾波器的基礎理念為：首先，有源電力濾波器會精準的，進行諧波設備的電壓電流的檢測，通過有源電力濾波器的合適計算，選出得到最適合發展的補償電流。由此，有源電力濾波器會產生與諧波頻率大小一致，，方向卻相反的諧波，進行相互補償，從而將變頻器產生的諧波二者進行抵消，進而得到了期望已久的電源電流。這樣得到的電流，相對于正常電流，在基礎性質上二者相仿，并不會對煙草生產過程，產生負面影響。

2.3 有源電力濾波器的優勢

有源電力濾波器的優勢主要表現在以下幾點：第一點，將靜態的電流諧波與頻率轉換為動態的形式，從而確保了頻率與諧波之間的相互補償。并且，動態的補償關系還具有實際操作中的高效性。第二點，對于電流諧波來講，無功功率對整個煙草生產環節占據較大的比重，有源電力濾波器可以將二者，也就是將電流諧波與無功功率在相同的時間段里，能夠被有源電力濾波器同時補償，并且運用有源電力濾波器進行補償的情況下，無功功率的補償程度可以得到自由調整。第三點，運用有源電力濾波器進行無功功率補償的過程中，不需要強制相關設備的投入，例如，不需要儲能的電容器，以及電感元件。第四點，在運用有源電力濾波器進行煙草生產的過程中，有源電力濾波器與電網阻抗力二者的關系，并沒有太大關聯，與LC濾波器不同，有源電力濾波器在進行煙草生產的過程中，在面對電網阻抗時，產生諧振的機率遠遠小于LC濾波器產生諧振的可能性。第五點，在運用有源電力濾波器進行煙草生產的過程中，有源電力濾波器能夠與電網頻率形成密切的關聯，有源電力濾波器會隨著電網的頻率變化而產生變化，這便導致有源電力濾波器的補償特性與電網頻率變化，二者沒有太大關聯，進而增強了諧波治理的效率。

3 實踐應用

根據以上針對諧波治理的理論，相關人員選取了除塵車間進行了科學的實驗。簡單說明，在未投入使用有源電力濾波器前，變頻器的輸出總電流量為288.6A，而且THD為百分之四十二點七，十次電流諧波的占有率HRI為百分之三十七點二，五次諧波電流I為85.3A，七次諧波電流I2為110.3A，十一次諧波電流I3為186.2A。在投入使用有源電力濾波器后，變頻器的輸出總電流量為245.1A，而且THD為百分之六點七，十次電流諧波的占有率HRI為百分之四點五，五次諧波電流I為12.9A，七次諧波電流I2為24.1A，十一次諧波電流I3為32.4A。簡單分析，在使用有源電力濾波器后，變頻器的輸出總電流降低了百分之十七，而十次電流諧波占有率也是降低了百分之二十一，五次諧波電流量降低了百分之三十三，七次諧波電流量降低了百分之二十八，十一次諧波電流降低了百分之二十五。因此，有源電力濾波器的投入使用，不僅僅大幅度的降低了變頻器輸出總電流，而且，在減少諧波含有率上也是具有重要實踐意義。

4 總結

在非線性負載投入使用的比重逐步上升后，諧波已經在供電系統中產生較大影響，煙草行業的電能質量及諧波治理問題逐漸重視起來。有源電力濾波器的投入使用，便是解決諧波治理問題的重要開端，隨著科技水平的不斷進步，治理電網諧波必定會更加迅速，更加有效。

參考文獻

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