諧波對港口電氣設(shè)備的影響分析

張文強　張家瑋

摘 要：近些年來隨著港口企業(yè)對電力設(shè)備使用的廣泛度增加，諧波在港口供電系統(tǒng)設(shè)備中暴露的問題也越來越明顯。諧波不僅會損害電氣設(shè)備，加劇設(shè)備絕緣、老化，還會影響電氣設(shè)備運行中涉及計算機系統(tǒng)的正常運作，嚴重影響港口的正常生產(chǎn)、運營?；谝陨?，采取有效措施，降低諧波對港口電器設(shè)備的危害，提高港口電氣設(shè)備的電能質(zhì)量已經(jīng)成為當下一件比較緊迫且重要的事情。

關(guān)鍵詞：諧波；港口；電氣設(shè)備；影響；分析

在港口電氣設(shè)備中，變壓器、充氣電光源、整流設(shè)備等都會產(chǎn)生諧波，諧波會導(dǎo)致發(fā)電機發(fā)熱、變壓器頻繁跳閘，如果嚴重還會造成火災(zāi)，不僅威脅人們的生命財產(chǎn)，更不利于港口電氣設(shè)備的使用?，F(xiàn)階段，諧波問題已經(jīng)引起了社會的廣泛關(guān)注。文章分析了諧波對港口電氣設(shè)備的影響，并提出了防止諧波的相關(guān)措施，旨在幫助相關(guān)部門實現(xiàn)諧波的合理防治。

1 諧波對港口電氣設(shè)備的影響

1.1 對輸電線路的影響

電網(wǎng)中的高次諧波電流會增加輸電線路功能的損耗，因為一般諧波的頻率都處在諧振點附近，易造成輸電線路絕緣式穿擊。當下的港口供電系統(tǒng)普遍應(yīng)用電纜供電，電纜線路不僅會影響電容，還會減少感抗，在輸電線路中產(chǎn)生諧波，繼而導(dǎo)致絕緣擊穿現(xiàn)象的發(fā)生，對輸電線路的穩(wěn)定運行產(chǎn)生極大的影響。

1.2 對變壓器的影響

增加變壓器絕緣電場，增加磁滯、漩渦損耗等問題是電器設(shè)備中存在諧波最常導(dǎo)致的不利影響，此外，變壓器中的非對稱性負荷也會對變壓器造成損害，繼而增加勵磁電流中諧波的分量。在三角洲連接的變壓器中一旦侵入高次諧波，會在變壓器內(nèi)形成環(huán)流，繼而引發(fā)繞組發(fā)熱，并最終導(dǎo)致變壓器受損。

1.3 對電動機的影響

諧波對電動機的影響主要包括增加損耗，降低電動機工作效率等，嚴重時甚至?xí)?dǎo)致電機發(fā)熱。因為負序諧波產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與電動機旋轉(zhuǎn)方向不一致，導(dǎo)致諧波制動電動器，繼而產(chǎn)生電動機發(fā)力減少的不良后果。在保證電動機正常運作的情況下，復(fù)序電壓會被控制在額定電壓范圍的20%之內(nèi)，而在負序電壓增大的時候附加功能損耗就會大幅度的提高。值得一提的是，當諧波電流頻率約等于部分零件固有頻率時，會發(fā)生“共振”現(xiàn)象，產(chǎn)生極大的震動噪音，繼而影響港口工人的正常工作。

1.4 對供電系統(tǒng)可靠性的影響

在落實電磁式繼電器保護時，若按照基波的負序量對整定值大小的決定進行安裝，往往會導(dǎo)致供電系統(tǒng)自動裝置拒動、誤動，嚴重影響繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低供電系統(tǒng)的可靠性。在這種情況下，極易造成系統(tǒng)故障，嚴重的甚至?xí)乐赜绊懜劭谄髽I(yè)的正常生產(chǎn)、經(jīng)營。

1.5 干擾著電力系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)

對現(xiàn)階段港口運行的電力設(shè)備進行分析，會發(fā)現(xiàn)其中包含很大一部分設(shè)備抵抗電能能力弱，這部分設(shè)備受電力諧波影響巨大。例如諧波可以改變港區(qū)內(nèi)計算機的顯示亮度，使之發(fā)生波動，輕則造成顯示器中所顯示的圖形、圖像發(fā)生畸變，重則損壞機器內(nèi)部元件，影響機器的正常運作，并最終影響港口企業(yè)的工作效率，繼而造成嚴重的經(jīng)濟損失。

2 防止諧波的措施

通過以上討論，我們可知諧波的存在會對港口電氣設(shè)備產(chǎn)生諸多不利的影響，導(dǎo)致港口電氣設(shè)備無法正常運行，嚴重影響港口企業(yè)的工作效率和企業(yè)效益。因此，采取有效措施改變現(xiàn)狀，盡可能的降低諧波危害，已經(jīng)成為一件非常緊迫的事情。根據(jù)相關(guān)的實踐研究，相關(guān)的專業(yè)人士指出：落實諧波防治，需要從管理、技術(shù)角度出發(fā)，全面的分析問題。

2.1 強化電氣設(shè)備的管理力度

在落實設(shè)備管理的時候，管理人員一定要按照我國頒布的相關(guān)法律法規(guī)嚴格衡量需要連接注入諧波的用戶，并確保用戶在安裝過程中使用電力諧波濾波器，對注入的公用電網(wǎng)諧波進行有效的限制。

2.2 強化電器設(shè)備的技術(shù)實施力度

在供電系統(tǒng)中，諧波的產(chǎn)生是一種必然，想要降低諧波的不利影響，除了從管理的角度出發(fā)，我們還可以從技術(shù)層面出發(fā)進行相應(yīng)的改造，采用相應(yīng)的措施加大供電系統(tǒng)中短路設(shè)備及供電設(shè)備的容量，提高電壓等級，維持三相負載的平衡，可以全面提高港口電氣設(shè)備抵抗諧波的能力，維持港口電氣設(shè)備的穩(wěn)定。

2.2.1 防諧波設(shè)計原則

港口電氣設(shè)備諧波防治原則主要包括如下幾個方面：首先，將非線性負載放置在配電系統(tǒng)上游，可以有效避免諧波影響線路下游；其次，盡量使用TN-S制配電系統(tǒng)，以減少諧波對接地線路的干擾；再次，對大功率的電氣設(shè)備應(yīng)從涉及變壓器的部位開始采用專線供電，以降低諧波影響；最后，注重串聯(lián)電抗器的使用，以降低局部諧振情況的發(fā)生。除了上述的原則之外，相關(guān)的工作者需要明確，現(xiàn)下還不存在較為先進的設(shè)備或者儀器預(yù)測諧波，因此，在設(shè)計的時候需要充分考慮諧波的問題，并為濾波設(shè)備預(yù)留一定的空間。

2.2.2 防諧波技術(shù)實施

現(xiàn)階段，人們在充分考慮諧波對港口電氣設(shè)備危害的基礎(chǔ)上，提出了相關(guān)的防諧波技術(shù)。防諧波技術(shù)的實施需要在改造變壓器、濾波器、變流裝置的基礎(chǔ)上增加變流裝置的整流相數(shù)，從而實現(xiàn)降低諧波影響的終極目標。在改造變壓器的時候，主要依靠的是改變電流的接線方法，如三角形或星形接法。在諧波電流中落實三角形或星形接法可以有效降低諧波的傳導(dǎo)，繼而防止了諧波對整個電源系統(tǒng)的影響。在改造濾波器的時候，可以充分利用無源和有源的濾波器。無緣濾波器最大的優(yōu)點在于可以在補償無功功率的同時吸收諧波，減輕諧波對電氣設(shè)備的損害；有源濾波器的優(yōu)點在于落實了諧波的實時、動態(tài)抑制，補償諧波電流的頻率和大小。有源濾波器根據(jù)接入電網(wǎng)方式的不同分為串聯(lián)型、并聯(lián)型，根據(jù)電路組成的不同分為電流源型和電壓源型。目前國內(nèi)一些大型企業(yè)在實現(xiàn)諧波預(yù)防的時候，主要采取增加整流相數(shù)的方法來提高裝置抵御諧波的能力。

3 結(jié)束語

相關(guān)的研究已經(jīng)證明，諧波不僅會對港口的電氣設(shè)備造成危害，影響港口工作的順利進行，還會增加港口設(shè)備資金的投入，嚴重影響港口企業(yè)的生產(chǎn)效益。為了降低諧波的不良影響，相關(guān)部門可以充分結(jié)合文章的討論，將相關(guān)的建議措施落實進工作過程中，以增加電氣設(shè)備的穩(wěn)定性，降低諧波對港口電氣設(shè)備的影響，繼而實現(xiàn)提升港口企業(yè)經(jīng)濟效益的終極目標。

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