淺談工業(yè)供配電的諧波危害與治理

吳雷

摘 要：在工業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，供配電系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)諧波的現(xiàn)象，這一問題的出現(xiàn)并不是偶然的情況，由此也會(huì)對(duì)工業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展造成一定的損害，在這種情況下，要想實(shí)現(xiàn)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，首先都要對(duì)其產(chǎn)生的危害進(jìn)行充分的認(rèn)知，不同類型的諧波所產(chǎn)生的危害也各不相同，在這種情況下，要想在實(shí)際的應(yīng)用中得到有效的改善，那么就要在今后的工作中加以有效的防范，希望本文中的治理措施能夠?yàn)楣I(yè)的發(fā)展提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)；諧波危害；危害治理

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在時(shí)代發(fā)展的進(jìn)程中，我國(guó)工業(yè)水平得到了明顯的發(fā)展，這與科學(xué)手段的創(chuàng)新具有密切的關(guān)系，并且在現(xiàn)代化的發(fā)展建設(shè)中，工業(yè)運(yùn)行中大量運(yùn)用電源裝置、電加熱器等設(shè)備，這些設(shè)備一方面為工業(yè)運(yùn)行效率的提升起到了促進(jìn)的作用，但是另一方面，諧波的出現(xiàn)也產(chǎn)生了一定的危害性作用，如果不能得到有效的解決，將會(huì)造成次生災(zāi)害的出現(xiàn)，諧波的危害是在長(zhǎng)期的積累中逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，對(duì)于這一影響性的因素，本文從以下幾點(diǎn)展開論述。

1 諧波所產(chǎn)生的危害

首先，我們要充分認(rèn)識(shí)到諧波是具有一定危害性的，并且如果不加以及時(shí)處理的話，那么還極容易造成次生災(zāi)害的出現(xiàn)，在這種情況下，配電系統(tǒng)最常出現(xiàn)這一問題，并且在電路并聯(lián)的過(guò)程中，也存在諧振的可能性，當(dāng)工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用到電容器件時(shí)，這一問題就會(huì)突出的顯現(xiàn)出來(lái)，在這種情況下，無(wú)論是串聯(lián)的設(shè)備還是并聯(lián)的設(shè)備，都會(huì)造成極大的影響，設(shè)備的損壞尤為突出，這就是諧波問題對(duì)配電系統(tǒng)造成的不良影響。

在諧波的影響下，電流以及電壓也會(huì)在這種情況下出現(xiàn)變形的情況，波形會(huì)發(fā)生畸變，此時(shí)如果使用測(cè)量?jī)x器對(duì)電流以及電壓進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量，那么結(jié)果與真實(shí)的結(jié)果也會(huì)存在較大的差異性，在這種情況下，就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行繼電裝置的保護(hù)，進(jìn)而引發(fā)一系列的錯(cuò)誤指令，配電系統(tǒng)就不能正常的為工業(yè)生產(chǎn)提供電力的支援。

在電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，諧波電流會(huì)在這一環(huán)境中產(chǎn)生相互作用的影響，這一影響是負(fù)面的，在這一環(huán)境中還會(huì)出現(xiàn)脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩的狀況，與電機(jī)有關(guān)的設(shè)備在這種情況下會(huì)出現(xiàn)不同程度的振動(dòng)，這時(shí)就會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生負(fù)面的影響，尤其是對(duì)工作效率造成不良反應(yīng)，同時(shí)伴有極大的噪聲污染，工作人員的健康也受到了極大的威脅，因此，諧波在工業(yè)生產(chǎn)中的不良影響是極為嚴(yán)重的，必須要及時(shí)加以制止才能有效的將配電系統(tǒng)控制在安全的使用范圍內(nèi)。

除此之外，諧波所產(chǎn)生的危害還在于會(huì)將相關(guān)的危害進(jìn)行累加，這樣一來(lái)電氣設(shè)備就不能進(jìn)行正常的應(yīng)用，電力設(shè)備在使用中自身的溫度無(wú)法得到有效的控制就會(huì)不斷升溫，最終就造成了電氣設(shè)備的運(yùn)行超出了正常的范圍之內(nèi)，因而大大縮短了設(shè)備的使用壽命，在工業(yè)生產(chǎn)中，電力設(shè)備是重要的組成部分，如果設(shè)備的正常運(yùn)行都不能得到有效的保障，那么就會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)生活造成嚴(yán)重的損害。

另外，在平行的線路之中，磁場(chǎng)與電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生一定的契合，諧波在磁場(chǎng)之中產(chǎn)生干擾性的影響，這是通信工作的質(zhì)量就會(huì)受到極大的干擾，有時(shí)這一情況的影響會(huì)更加嚴(yán)重，通信設(shè)備也會(huì)在干擾信號(hào)的影響下造成嚴(yán)重的損失，這一問題的出現(xiàn)為配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成了極大的損失，在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展中，極不利于工業(yè)以及配電系統(tǒng)的發(fā)展，因此才需要在第一時(shí)間進(jìn)行有效的處理，以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)重新恢復(fù)使用，同時(shí)也降低對(duì)電力設(shè)備所產(chǎn)生的損失。

2 治理對(duì)策

在處理上述問題的過(guò)程中，既然已經(jīng)對(duì)相應(yīng)的危害所產(chǎn)生的原因進(jìn)行了具體的闡述，那么相信在實(shí)際解決的過(guò)程中只要從根本性的因素入手，就可以有效的處理上述問題，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，為現(xiàn)代化的發(fā)展提供必要的準(zhǔn)備。

2.1 控制諧波的產(chǎn)生

首先，從根本上對(duì)諧波進(jìn)行治理就要有效的控制其產(chǎn)生，這一問題的出現(xiàn)并不是偶然的，而是在長(zhǎng)期的工作中被忽視的結(jié)果，因此在處理這一問題時(shí)，要及早解決，將問題扼殺在搖籃中，在實(shí)際解決的過(guò)程中最有效的方式要數(shù)降低諧波量，諧波量的出現(xiàn)是在非線性負(fù)荷的過(guò)程中產(chǎn)生的，因此在實(shí)際處理時(shí)可以使用三相整流電路，將其中脈動(dòng)波數(shù)聚集在一起，這一過(guò)程中所產(chǎn)生的諧波主要類型為特征諧波，特征諧波與上述的脈動(dòng)波數(shù)呈現(xiàn)反比的關(guān)系，因此，提升脈動(dòng)波數(shù)就可以有效的降低諧波的數(shù)量。除此之外，還可以降低設(shè)備自身所具有的容量，一般情況下，整流設(shè)備中所含有的容量都是極大的，因而也就造成了諧波的產(chǎn)生，如果從這個(gè)方面入手，將其容量進(jìn)行有效的控制，那么相應(yīng)的諧波數(shù)量也會(huì)得到明顯的降低，以此達(dá)到改善諧波災(zāi)害的問題。

2.2 交流濾波器的設(shè)置與使用

在使用交流濾波器的過(guò)程中，首先應(yīng)該確保其設(shè)置得當(dāng)，因?yàn)椴煌慕涣鳛V波器具有不同的結(jié)構(gòu)，如單調(diào)諧濾波器、高通濾波器以及雙調(diào)諧濾波器等，都是比較常見的結(jié)構(gòu)類型，針對(duì)內(nèi)部的元件以及構(gòu)造不同，在協(xié)調(diào)設(shè)置上應(yīng)該得到一定的重視，這樣才能實(shí)現(xiàn)更加協(xié)調(diào)的配合，保證能夠順利的使用。在上述的眾多類型中，相比較而言單調(diào)諧濾波器具有簡(jiǎn)單易協(xié)調(diào)的特點(diǎn)，而雙調(diào)諧濾波器因?yàn)閮?nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，所以協(xié)調(diào)起來(lái)就比較困難。在實(shí)際使用的過(guò)程中也是因?yàn)閱握{(diào)諧濾波器具有便于協(xié)調(diào)的特點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。高通濾波器，每一種類型都具有自身的特點(diǎn)，如從綜合性的角度出發(fā)，高通濾波器無(wú)疑是最能夠體現(xiàn)其性能優(yōu)越的一種類型。當(dāng)高次諧波出現(xiàn)較多時(shí)，運(yùn)用高通濾波器就能夠?qū)崿F(xiàn)更加有效的過(guò)濾與協(xié)調(diào)作用，綜上所述，只有選擇合適的交流濾波器，才能達(dá)到具有針對(duì)性的效果，在不同的環(huán)境中使用不同類型的濾波器，在濾除的基礎(chǔ)上更是進(jìn)一步滿足了非線性負(fù)荷的特點(diǎn)。這是在今后工作中應(yīng)該重點(diǎn)考慮到的問題。

在運(yùn)用有源濾波器的過(guò)程中，因?yàn)槠渥陨淼奶攸c(diǎn)而愈發(fā)受到人們的重視，這種類型主要應(yīng)用在非線性負(fù)荷的情況中，在具體應(yīng)用的方面，應(yīng)該從以下幾點(diǎn)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的優(yōu)化。首先是從有源濾波器自身的特點(diǎn)出發(fā)，因?yàn)檫@是一種能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤的濾波器，其基礎(chǔ)是諧波以及基波，所以在系統(tǒng)的使用中應(yīng)該滿足不超出負(fù)荷的要求，對(duì)次諧波進(jìn)行有效的抑制。其次當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，有源濾波器能夠有效的避免發(fā)生并聯(lián)諧振以及由此引發(fā)的安全事故，可以將不良影響降到最低，并且得到一定的補(bǔ)償。第三，將有源濾波器放置在系統(tǒng)中，可以對(duì)影響系統(tǒng)的因素起到一定的阻礙作用，避免諧振問題對(duì)系統(tǒng)的影響，事實(shí)證明，通過(guò)以上措施，這一問題可以得到完全的解決。

2.3 解決輻射干擾

采用法拉利籠屏蔽諧波源的高頻諧波磁場(chǎng)外逸或屏蔽外來(lái)的高頻諧波磁場(chǎng)干擾。簡(jiǎn)而言之，就是把諧波源或易受諧波干擾的電氣設(shè)備裝入鐵殼柜體內(nèi)，門縫及風(fēng)孔最好也用屏蔽金屬在合適間隔粘貼。諧波源的輸電線路宜采用3+3屏蔽線，如變頻器至電機(jī)的輸電線路宜采用變頻器專用屏蔽線。3+3屏蔽電纜使用時(shí)，其中的三根較小的接地線必須兩端接地，且屏蔽層只進(jìn)行一端接地。不管是諧波源還是被干擾設(shè)備，其控制線宜采用屏蔽線，并且接線時(shí)屏蔽層一端接地。非屏蔽控制線與諧波源輸電線路平行敷設(shè)時(shí)最好穿鋼管以屏蔽諧波對(duì)其干擾。

2.4 解決傳導(dǎo)干擾與耦合干擾的手段

首先，諧波源電源側(cè)應(yīng)該加裝濾波電抗器。為了不使電壓降得太低影響設(shè)備的運(yùn)行，加裝的電抗器其電抗率一般在3%～5%為宜。對(duì)于變頻器，還可在其直流環(huán)節(jié)加裝直流電抗器，改善其輸入功率因數(shù)，從而減小諧波的產(chǎn)生。諧波源的接地線與受干擾設(shè)備的接地線分開，其接地極距離不小于5m。

其次，解決耦合干擾就是合理布置諧波源輸電線路和被干擾線路的距離、走向。諧波源輸電線路與被干擾設(shè)備輸電線路，控制線路平行敷設(shè)時(shí)，若未采取穿鋼管等屏蔽措施，間隔最好不小于30cm，控制線與諧波源的輸電線路交叉時(shí)，應(yīng)成90°交叉布線。

2.5 裝設(shè)諧波補(bǔ)償以及消除裝置

配電系統(tǒng)裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí)，應(yīng)合理配置每一組電容補(bǔ)償器的電容、電抗器、電阻的參數(shù)，形成多組高通濾波裝置，既可進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，也可分別消除3，5，7……等高次諧波，即無(wú)源濾波。配電系統(tǒng)也可裝設(shè)有源濾波裝置，即利用可關(guān)斷電力電子器件產(chǎn)生與負(fù)荷電流中的諧波分量大小相等，相位相反的電流來(lái)消除諧波。對(duì)于解決電力系統(tǒng)的諧波問題，一方面需要依賴于電氣設(shè)備的電磁兼容性，另一方面需要我們?cè)谥C波治理過(guò)程中根據(jù)不同的設(shè)備類型、不同的使用環(huán)境和使用條件提出符合實(shí)際工況的解決方案，那么諧波的危害也就不足畏懼了。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在時(shí)代發(fā)展的過(guò)程中，工業(yè)配電系統(tǒng)所產(chǎn)生的危害也愈發(fā)引起人們的重視，諧波危害是主要的安全問題之一，也是影響最大的問題，如果能夠?qū)ο嚓P(guān)的不良隱患進(jìn)行有效的解決，就可以進(jìn)一步提升配電系統(tǒng)的使用效率，為今后的發(fā)展做出突出的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]孟濤.對(duì)煤礦供配電系統(tǒng)諧波危害及治理的幾點(diǎn)思考[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2013（09）：248.

[2]康亦娜.變頻器對(duì)工廠配電系統(tǒng)的諧波污染及治理應(yīng)用研究[J].科技傳播，2014（07）：175-176.

[3]楊建平.淺談煤礦供配電系統(tǒng)諧波的危害及治理[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2014（28）：80.

[4]李濟(jì)明，余勇.諧波生成原理及治理方法[J].有色金屬加工，2010（03）.

[5]宋小剛.電力諧波治理方案[J].上海電力，2008（06）.