對高壓變頻器工作產生高次諧波的治理分析

陳冬梅　王磊

摘要：在電力系統運行過程中，高壓變頻器是重要的供應設備之一現。科學進行高壓變頻器諧波調控可減少電力傳輸體系的運維次數，提升區域電力供應的安全性。由此，關于高壓變頻器諧波問題的有效處理，是電力系統自我更新的理論參考依據。

關鍵詞：高壓變頻器;高次諧波;治理

引言

隨著高壓變頻器的推廣應用，工業場所內使用高壓變頻器的設備越來越多，相應也產生了一些新的問題，其中高壓變頻器對電網的干擾嚴重影響了供電質量和設備的安全運行。與一般無線電電磁干擾一樣，變頻器產生的高次諧波通過傳導、電磁輻射和感應耦合3種方式對電源及鄰近用電設備產生諧波污染。

1高壓變頻器作業產生高次諧波的危害與影響

1.1危害

隨著工業生產技術不斷提高，當今變頻器在風機機組中的應用愈加廣泛，除了有效提高了企業的生產效率，同時也增加了高次諧波影響。高次諧波電流會在電力系統單重產生壓降，導致電壓變形變成非正弦諧波電壓，這種情況不僅會導致風機機組及其相關設備磁滯以及渦流損耗增加，同時也會讓絕緣材料承受較高的電壓荷載。由于風機機組中的銅材料非常多，而高次諧波會導致機組、變壓器銅耗增加，所以在高次諧波影響下會導致電壓升高，電力系統局部過熱、機組運行增加電流等問題，加速輸電線路絕緣體老化效率，減少了變壓器的使用壽命。同時，高壓變頻器在應用中產生了高次諧波，對電機電路系統也會造成影響，嚴重影響設備使用效率和性能，甚至對整個電力系統造成了影響。如今，高壓變頻器產生的高次諧波對風機機組、電力系統的影響愈加明顯，所以加強高次諧波治理不容忽視。

1.2影響

生產企業中風機機組為了能夠實現自動化控制，配備了IGBT高壓大功率變頻器。在實際使用中，導致了新區變電所各級電力系統受到十分嚴重的高次諧波影響，嚴重影響電力系統安全運行。并且自從高壓變頻器投入使用以來，出現了多次的電氣故障問題。通過對整個風機機組以及高壓變頻器運行參數來看，其主要的影響表現在以下幾點：①通過分析是電纜電容作用導致諧波電流傳遞中產生并聯放大情況。對于控制回路來說，高頻諧波會直接影響輸出量均衡性，導致輸入、輸出控制回路缺乏穩定性;當高次諧波產生時，由于頻率增大，電容器阻抗瞬間減小，涌入大量電流，因而導致過熱，甚至損壞電容器，還有可能發生共振，產生振動和噪聲，甚至爆炸;電流中含有的諧波會產生額外轉矩，改變電器動作特性，引起誤動作，甚至改變其操作特性，或燒毀線圈。②通過對110kV總降主變35kV母線進行對比測試發現，母線總電壓諧波畸變率通常在5%以上。風機機組主傳動所產生的高次諧波電流注入系統諧波最為嚴重。通過計算分析可知，110kV母線負載高次諧波功率達到了1200kW，110kV母線負載高次諧波達到了1400kW，再加上各次諧波損耗累積，整個機組運行中的總諧波損耗大約在1500kW左右，這也是風機系統變110kV主變及10kV開關柜高頻噪聲產生的原因。

2高壓變頻器工作產生高次諧波的治理措施

2.1電抗器的科學性處理

高壓變頻器工作產生高次諧波間題的有效治理，也可以通過調節電抗器的方法解決問題。其一，電抗器具有調節電流控制強度的作用，它可以進一步壓縮外部攜帶高次諧波的強度，進而降低附加的高次諧波對電流傳輸過程造成的干擾。其二，高次諧波產生后，一般會按照正弦變化規律進行電流傳導，工作人員運用電抗器進行電流波調節時，電抗裝置可通過發電機等外部做功速率裝置，減緩高次諧波隨著傳輸電路轉動的速率，進而也就實現了減少外部高次諧波，對高壓調頻器內部電流傳輸的干擾情況了。

某區域進行電力傳輸體系建設期間，為有效規避高頻變壓器做功時出現高次諧波干擾問題，利用了電抗器裝置。首先，工作人員在線路的整體結構上，安裝一個整體性的電流控制裝置，從區域線路傳輸的總線路上進行高次諧波干擾控制，以LCL系統作為高次諧波防護的主要設備;其次，將電抗器按照每150米為一個間距的標準，將8個電阻器放置到高頻變壓器控制范圍內。最后，運用變頻調控裝置逐步進行變頻調節，對仍然存在高次諧波干擾隱患的部分進行調整。該區域按照這種思路進行高頻率變壓器應用中高次諧波干擾問題處理，不僅有效地解決了諧波調控處理的表層問題，也實現了以電阻進行區域內高次諧波干擾隱患問題的調節，因此，實施抗干擾處理策略效果顯著。

2.2濾波參數調節

依據高壓變頻器實際應用環境的控制策略而言，當變頻器的諧波應用范圍控制在正常的電壓參數范圍內，變頻器就不會出現高次諧波干擾的問題了。因而，為有效解決高壓變頻器工作期間產生高次諧波的干擾，可通過調節濾波參數的方法解決間題。一方面，將多繞諧波變壓器改為標準型正弦波變壓線路，即將高頻變壓器的電流傳輸波控制在最優變頻調節范圍內，從而減少變頻器內電流繞組的次數，緩解變頻電流的干擾范圍，那么，與之攜帶的高頻電壓控制環境，也就可以避免高次諧波對周圍線路所造成的沖擊了。另一方面，我們也可以利用LCL濾波器進行感應濾波調節。當高頻調節器周圍出現高頻率干擾諧波時，濾波器會自動按照感應濾波強度進行調節，從而避免高次諧波的干擾間題出現。

某區域電力傳輸過程中，為避免高次諧波對線路造成的干擾，工作人員一方面直接將高頻變頻器調節為多繞諧波變壓組織，另一方面運用多諧波控制體系進行變頻控制。這種外部高次諧波參數控制方法，不僅可實現線路設計層面的諧波調控，也可以借助自動化監控裝置實現預防性參數調控，因而，是一種較有效的高頻控制器應用中高次諧波防護干擾策略。

2.3單元性濾波調節

單元性濾波調節主要是針對高次諧波局部干擾問題而選擇的治理方案。其一，單元性濾波調節，是按照高頻濾波器局部控制思路，單層次進行濾波調控，避免局部高次諧波大范圍內拓展。其二，單元性濾波調節也是外部輔助性濾波調節手段。即，線路中高次諧波調節裝置上，需由濾波電抗器、濾波電容、阻尼阻三者組合而成抗干擾裝置，工作人員按照實際要求進行組波控制參數設定，系統可實現濾波調控。

某區域電力控制處理過程中，工作人員為了高頻濾波器應用中不出現電波干擾性間題，就采用了單元性濾波調節策略，對區域線路中的局部環境進行綜合調節。首先，工作人員先按照高頻電壓力控制的實際需要，將本次高頻濾波器控制為初始傳輸、過渡部分以及后續傳輸部分三部分，并分別在這三部分上設置了單元性濾波調節裝置;其次，在綜合分析了該區域高壓電力傳輸需求的基礎上，設定了1一3檔防護調控裝置，以做好線路局部傳輸高次諧波防護工作。該裝置1檔與單元性濾波器狀態保持一致;2檔在局部高壓電波超出了額定控制范圍，但還并未達到大范圍內破壞時啟動;3檔是為了防止高頻次波進一步擴大而做出的預防性輔助戰略。因而，將本次設計的高壓變頻器工作產生高次諧波控制技術應用后，不僅能夠依據局部電路的實際情況做好干擾波的調節，也做好了干擾問題擴大的控制戰略，實際應用效果自然也得到了保障。

結語

綜上所述，為了能夠消除風機機組高壓變頻器生產的高次諧波對電壓系統的影響，需要生產企業明確高次諧波生成機理，并結合高壓變頻器產生高次諧波的具體問題、影響進行全面分析，針對性采用檢測措施和消除措施，通常可以配置濾波器組形式消除或減少高次諧波，這樣即可保障電力系統和風機機組系統的運行安全。

參考文獻

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