廣播電視工程中無功補(bǔ)償與諧波治理探討

李 穎

（煙臺(tái)廣播電視臺(tái)，山東 煙臺(tái) 264003）

0 引 言

作為廣播電視工程發(fā)展及運(yùn)行中的重要方面，無功補(bǔ)償與諧波的治理始終占據(jù)著關(guān)鍵地位。無功補(bǔ)償與諧波為廣播電視工程帶來的危害極為顯著，所造成的負(fù)面影響不容忽視，因此必須采取可靠技術(shù)措施予以應(yīng)對(duì)處理，提高廣播電視工程的整體效率。

1 概 述

當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)發(fā)展節(jié)奏持續(xù)加快，人們獲取信息的渠道趨于多元化，廣播電視工程面臨著新形勢、新任務(wù)以及新要求，需要用新理念與新方法解決工作實(shí)踐中遇到的新難題。廣播電視工程在電能質(zhì)量方面具有嚴(yán)格要求，但由于非線性負(fù)載等問題的存在，容易導(dǎo)致電能質(zhì)量失衡，影響廣播電視正常效果，必須通過采用特定設(shè)備與技術(shù)方法，優(yōu)化低壓系統(tǒng)的電能質(zhì)量，降低線路損耗，妥善處理無功補(bǔ)償與諧波治理問題。實(shí)踐表明，發(fā)射機(jī)房是造成廣播電視線路諧波的最大因素，因此采取有效技術(shù)方法嚴(yán)格治理諧波問題，降低諧波對(duì)各類設(shè)備的危害程度，對(duì)無功設(shè)備進(jìn)行有效補(bǔ)償，提高廣播電視節(jié)目播出質(zhì)量，具有極為深刻的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

2 諧波的產(chǎn)生原因分析

2.1 諧波的產(chǎn)生

諧波是一種應(yīng)用在電子信號(hào)傳播中的波束類型。電子信號(hào)通常采用頻率化的管理方式，信號(hào)中存在電流波段，波峰與波谷成為該種方式的客觀存在，導(dǎo)致諧波的產(chǎn)生。諧波屬于不規(guī)則的電子信號(hào)，其產(chǎn)生存在顯著的隨機(jī)性特征。諧波的產(chǎn)生與存在增加了電子信號(hào)的辨識(shí)難度，影響廣播電視效果與質(zhì)量[2]。當(dāng)前，諧波治理的技術(shù)措施通常依靠特定設(shè)備進(jìn)行，需要通過無功補(bǔ)償?shù)姆绞较C波影響，保證電子設(shè)的備運(yùn)行質(zhì)量[3]。

2.2 諧波的產(chǎn)生條件

廣播電視的部分設(shè)備故障問題容易造成諧波出現(xiàn)，使信號(hào)傳遞受到影響。在信號(hào)傳遞的出入口，諧波信號(hào)通常有不同的信號(hào)數(shù)據(jù)，其顯著性最為突出的便是諧波。光學(xué)內(nèi)容與電波內(nèi)容在流經(jīng)某些特定設(shè)備時(shí)，勢必會(huì)導(dǎo)致信號(hào)損失或干擾。電子信號(hào)設(shè)備的任何一個(gè)電磁效應(yīng)均存在影響諧波信號(hào)的可能[4]。此外，諧波的產(chǎn)生條件還包括電波負(fù)荷問題，部分電波負(fù)荷較重，其所包含的數(shù)據(jù)量相對(duì)較大，導(dǎo)致不同數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)混亂。除上述條件外，如下幾種情況同樣會(huì)造成諧波，一是對(duì)部分電路開關(guān)電源的應(yīng)用不合理，尤其是部分容量相對(duì)較大的電氣調(diào)節(jié)設(shè)備；二是設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在鐵芯電力裝置，如電抗器等；三是在電弧作用下工作的電力設(shè)備，如放電燈等[5]。

3 廣播電視諧波產(chǎn)生的危害

3.1 對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的危害

廣播電視諧波可對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性產(chǎn)生直接危害。若電路中的部分電氣設(shè)備未能按相關(guān)程序進(jìn)行正常啟閉，設(shè)備功率將會(huì)受到嚴(yán)重影響，降低電氣設(shè)備的電壓負(fù)數(shù)與有功功率，這對(duì)電容補(bǔ)償具有較高要求。若諧振電路與諧振電流電壓提高，則與其相對(duì)應(yīng)的小電流電壓也會(huì)隨之提高[6]。部分廣播電視工程對(duì)諧波的重視程度不夠，忽視其對(duì)電力系統(tǒng)的潛在危害，變頻器配置不合理，且運(yùn)行狀態(tài)不佳，維護(hù)管理失效，導(dǎo)致電路電壓增大，電容補(bǔ)償中的電壓和諧波電流相互相應(yīng)，最終造成電力安全事故[7]。

3.2 使設(shè)備的功率降低

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，電力設(shè)備的運(yùn)行功率極為關(guān)鍵，必須予以高度重視。電力系統(tǒng)的運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致諧波出現(xiàn)，進(jìn)而造成電氣設(shè)備的熱能損耗，使電氣設(shè)備在工作過程中的溫度升高，功率降低。廣播電視諧波的存在對(duì)變電器的影響極為突出，這是由變電器在電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵地位所決定的。通常情況下，變壓器按照連接形式可細(xì)分為三角形和星形兩種類型，無論對(duì)哪種連接形式的變壓器，諧波均會(huì)在繞組中形成環(huán)流，使其溫度升高，造成電容量增加，影響設(shè)備的正常運(yùn)行[8]。

3.3 對(duì)電力電容器的影響

除上述情況外，廣播電視諧波的存在對(duì)電力電容器的影響同樣極為明顯。諧波通過電力線路，電壓升高，在提高電力電容器運(yùn)行能耗的同時(shí)容易加快電力電容器的老化進(jìn)程，久而久之縮短其使用壽命。此外，若諧波振動(dòng)頻率較高，則需要更多的電流量作支撐，使設(shè)備問題驟增，造成電力電容器損毀。

4 廣播電視工程中無功補(bǔ)償與諧波治理方法探討

在廣播電視工程無功補(bǔ)償與諧波治理過程中，需要在權(quán)衡考量無功補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上妥善掌握諧波治理，使二者相輔相成，相互促進(jìn)。在工作實(shí)踐中，通過采取被動(dòng)治理策略對(duì)單純電容補(bǔ)償進(jìn)行技術(shù)改造，配置濾波裝置，這種方式具有良好的實(shí)用性，便于后期維護(hù)管理。

4.1 無源濾波器

運(yùn)行狀態(tài)下的電力設(shè)備，根據(jù)檢測采集數(shù)據(jù)，其線路系統(tǒng)往往會(huì)出現(xiàn)不同類型的諧波，科學(xué)估算電阻、電容等數(shù)據(jù)，通過對(duì)比分析不同參數(shù)形成最優(yōu)化的濾波處理裝置。在這思路的引導(dǎo)下，對(duì)于低壓系統(tǒng)的處理，采取并聯(lián)的方式進(jìn)行整體線路的布局，這種處理手段在科學(xué)消除諧波的同時(shí)還能夠形成無功補(bǔ)償。從過往經(jīng)驗(yàn)來看，基波頻率和諧波頻率的作用下，LC內(nèi)部形成無功電流或者相關(guān)阻抗，從而導(dǎo)致功率因數(shù)的增加。整個(gè)線路內(nèi)部的容量始終保持在合理的狀態(tài)，技術(shù)人員在實(shí)際的技術(shù)處理環(huán)節(jié)，主要通過整流器和變速傳動(dòng)器等裝置進(jìn)行電流畸變的控制，并防止過載的電氣設(shè)備。對(duì)于部分規(guī)模不大的廣播，考慮到用電負(fù)荷較低，在整個(gè)負(fù)荷控制環(huán)節(jié)往往可通過單一模式的變壓器作支撐。利用UPS組件和變頻器等設(shè)備，在運(yùn)行過程中形成的電流會(huì)逐步發(fā)生紊亂，這種情況下如果沒有得到妥善處理，勢必造成電網(wǎng)損傷。因此可以采用集中治理的方式，對(duì)整個(gè)線路設(shè)備開展濾波處理，通過恰當(dāng)?shù)臑V波處理方案，減少線路損耗以及設(shè)備干擾，進(jìn)而降低電能需求，實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的預(yù)期效果。在無源濾波器應(yīng)用過程中，需全面客觀了解配電系統(tǒng)中各個(gè)用電設(shè)備的實(shí)際情況，合理確定諧波分量，選擇相應(yīng)電抗系數(shù)的無源濾波器補(bǔ)償設(shè)備[9]。無源濾波器示意如圖1所示。

圖1 無源濾波器示意圖

4.2 有源濾波器

有源電力濾波器有賴于自關(guān)斷電力電子器件的實(shí)際效用，實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)償電流向交流電網(wǎng)的轉(zhuǎn)換，通過所負(fù)載諧波電流大小有效抵消諧波電流的影響。為確保低壓配電系統(tǒng)的安全狀態(tài)，需采用其電力電子變流器的快速響應(yīng)性和高可控性，起到動(dòng)態(tài)跟蹤和及時(shí)濾波的作用。在諧波相對(duì)嚴(yán)重的狀態(tài)下，進(jìn)行無功補(bǔ)償和諧波治理可采用有源濾波器方式，即在原來TCR+FC的基礎(chǔ)上增設(shè)一個(gè)有源濾波器，通過變壓器的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，使得諧波源與電力系統(tǒng)之間可以進(jìn)行有效互動(dòng)。這種設(shè)計(jì)方式不僅操作難度較低，而且對(duì)諧波有較強(qiáng)的隔離作用，具備較強(qiáng)的操作性，從實(shí)際情況來看可以較好地達(dá)到消除諧波的目的。有源濾波器工作原理如圖2所示。

圖2 有源濾波器工作原理示意圖

在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)，現(xiàn)有的有源或者無源濾波器均有著一定的弱點(diǎn)與不足。例如，當(dāng)無源電濾器參與線路運(yùn)行的過程中，需要技術(shù)人員做好設(shè)備的針對(duì)性調(diào)整，以保證線路的高效運(yùn)轉(zhuǎn)?；谶^往經(jīng)驗(yàn)來看，技術(shù)人員可以采用就地濾波的方式，通過無功補(bǔ)償?shù)氖侄螌?duì)原有的線路設(shè)備作出系統(tǒng)的調(diào)整，以保證整個(gè)線路的穩(wěn)定，避免發(fā)生線路故障等系列問題，在滿足廣播電視工程實(shí)際需求的情況下可予考慮[10]。補(bǔ)償諧波電流的等效原理如圖3所示。

圖3 補(bǔ)償諧波電流時(shí)的等效原理圖

5 優(yōu)化無功補(bǔ)償與諧波治理的對(duì)策

5.1 建立無功補(bǔ)償與諧波治理規(guī)則體系

結(jié)合當(dāng)前廣播電視工程的客觀實(shí)際需求，建立健全完善的無功補(bǔ)償與諧波治理規(guī)則體系，明確具體流程，將所有影響無功補(bǔ)償與諧波治理的潛在影響因素納入其中，實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一管理，為無功補(bǔ)償和諧波治理具體方案與策略的制定及實(shí)施提供可靠依據(jù)與基礎(chǔ)保障，動(dòng)態(tài)化檢查無功補(bǔ)償與諧波治理規(guī)則體系的運(yùn)行效果，突出其約束性與導(dǎo)向性價(jià)值，對(duì)其中不符合廣播電視工程需求，不符合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展趨向的規(guī)則條款予以修訂，始終保持其基礎(chǔ)性導(dǎo)向作用。

5.2 運(yùn)用信息化手段豐富無功補(bǔ)償與諧波治理方式

搭建基于計(jì)算機(jī)技術(shù)與軟件技術(shù)的無功補(bǔ)償與諧波治理信息平臺(tái)，充分運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)據(jù)分析技術(shù)等，將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方法轉(zhuǎn)換為提升無功補(bǔ)償與諧波治理成效的重要驅(qū)動(dòng)力，豐富無功補(bǔ)償與諧波治理的方式方法。摒棄傳統(tǒng)保守陳舊的無功補(bǔ)償與諧波治理模式，突破僵化固化無功補(bǔ)償與諧波治理流程的阻礙與桎梏，牢固樹立信息化環(huán)境下無功補(bǔ)償與諧波治理的新思維、新理念，運(yùn)用新型信息化手段解決無功補(bǔ)償與諧波治理中的常見難點(diǎn)問題，做到信息互聯(lián)互通，防止出現(xiàn)信息孤島等問題。

5.3 提高無功補(bǔ)償與諧波治理技術(shù)人員綜合素養(yǎng)

定期組織無功補(bǔ)償與諧波治理技術(shù)人員參加專項(xiàng)培訓(xùn)與學(xué)習(xí)，由業(yè)內(nèi)專業(yè)人士為其講解新形勢下無功補(bǔ)償與諧波治理的基礎(chǔ)理論知識(shí)，形成全面系統(tǒng)的無功補(bǔ)償與諧波治理知識(shí)架構(gòu)體系，為破解無功補(bǔ)償與諧波治理難點(diǎn)問題奠定基礎(chǔ)。設(shè)定無功補(bǔ)償與諧波治理的具體行為規(guī)范與目標(biāo)任務(wù)，強(qiáng)化無功補(bǔ)償與諧波治理人員的實(shí)操技能，熟練應(yīng)用精細(xì)化、集約化以及全面化的治理手段。此外，牢固樹立無功補(bǔ)償與諧波治理中的責(zé)任意識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)以及創(chuàng)新意識(shí)，自覺規(guī)范行為方法。

6 結(jié) 論

受技術(shù)方法、管理模式以及運(yùn)行理念等方面的影響，廣播電視工程無功補(bǔ)償與諧波治理實(shí)踐中依舊存在著諸多方面的缺陷與不足，制約著廣播電視工程整體效果的優(yōu)化提升。因此，有關(guān)人員應(yīng)該從廣播電視工程的客觀實(shí)際需求出發(fā)，充分遵循無功補(bǔ)償與諧波治理的基本規(guī)律，創(chuàng)新治理理念，優(yōu)化治理措施，強(qiáng)化質(zhì)量效果，為保障廣播電視工程事業(yè)持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為滿足人民群眾在廣電方面日益強(qiáng)烈的現(xiàn)實(shí)需求保駕護(hù)航。