變頻器對工廠配電系統(tǒng)的諧波污染及治理探討

郝　伶西安水務(wù)（集團(tuán)）規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司

變頻器對工廠配電系統(tǒng)的諧波污染及治理探討

郝伶
西安水務(wù)（集團(tuán)）規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司

基于工業(yè)方面的快速發(fā)展，有關(guān)工廠配電系統(tǒng)之中的程序以及構(gòu)成也越來越復(fù)雜，逐漸變成了多維性非常強(qiáng)的一種綜合系統(tǒng)。這里面變頻器對于整個工廠配電系統(tǒng)實(shí)際的工作效率具有重要的作用，但是因?yàn)樽冾l器在連接位置上非常關(guān)鍵，導(dǎo)致其溝通的原件也有很多，所以其很容易出現(xiàn)諧波污染的情況。諧波污染能夠?qū)S方面的正常生產(chǎn)造成嚴(yán)重的危害，本文重點(diǎn)分析了有關(guān)工廠配電系統(tǒng)方面的變頻器的意義，并且對諧波污染的出現(xiàn)原因以及治理方法進(jìn)行了相關(guān)研究，旨在提供一定借鑒。

變頻器；工廠配電系統(tǒng)；諧波污染；治理

步入二十一世紀(jì)之后，工業(yè)化以及城鎮(zhèn)化的進(jìn)程越來越快，其在為人們提供諸多方便條件的同時，也導(dǎo)致了環(huán)境的破壞以及污染，所以對環(huán)境以及生態(tài)方面的重視程度不斷提高。對于電力生產(chǎn)業(yè)界來說，其同樣存在有關(guān)電力系統(tǒng)方面的環(huán)境污染，而諧波污染就是其中影響最為廣泛的一種。諧波污染的出現(xiàn)的關(guān)鍵原因就是工廠有關(guān)配電系統(tǒng)方面的變頻器，基于如今有關(guān)變頻器方面的應(yīng)用越來越廣泛，對于諧波污染方面的治理也成為了業(yè)內(nèi)非常重要的一個課題。

一、產(chǎn)生諧波污染的有關(guān)原因

如今，業(yè)界所應(yīng)用以及采購的相關(guān)變頻器大部分都是利用晶閘管等有關(guān)非線性方面的電力電子元件組成的，因此在變頻器相關(guān)的整流環(huán)節(jié)當(dāng)中，不管怎樣工作亦或是內(nèi)部整流元件怎樣進(jìn)行配置，相關(guān)變頻器不是憑借連續(xù)的有關(guān)止弦波的方式在電網(wǎng)當(dāng)中匯聚電能，而是利用脈沖的有關(guān)斷續(xù)方式一次一件的在電網(wǎng)當(dāng)中索取電流。對于這種脈沖的相關(guān)斷續(xù)方式來說，其存在著很大的后期問題，由于在信號發(fā)出的時候，電流會受到沿路阻抗方面的影響，進(jìn)而形成一種共同脈沖電壓，并且疊加在相關(guān)的電網(wǎng)上，使得電網(wǎng)的電壓出現(xiàn)畸變。這種情況就叫做諧波污染。

二、諧波所引起的一些問題

由諧波引起的有關(guān)問題非常多，譬如變壓器方面的損耗加大，其具體的原因就是因?yàn)橹C波會致使變壓器大幅升溫，從而產(chǎn)生電能損耗；其也會由于觸動電動機(jī)方面的振動力矩，而導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生以及電動機(jī)方面的周期性變速等有關(guān)問題；另外高次諧波還能夠使得電網(wǎng)周邊磁場出現(xiàn)變化，電網(wǎng)極易產(chǎn)生波形畸變；利用對電流變化方面的影響，諧波還可能使開關(guān)設(shè)備方面的動作異常；而變頻器有關(guān)諧波污染還將帶來電容器方面的諧波共振；除此之外，其還會導(dǎo)致測量儀出現(xiàn)計量誤差。

在種種問題當(dāng)中，最為嚴(yán)重的、同時也是最為重要的一個就是電網(wǎng)波形畸變，它的問題能夠使工廠配電系統(tǒng)出現(xiàn)更多的誤動作。因此我們可以說，變頻器盡管方便實(shí)用，不過對這些諧波污染還有其次生問題的出現(xiàn)我們必須要給予足夠的重視，其時刻都有可能導(dǎo)致供電異常以及其他設(shè)備方面的故障，使得生產(chǎn)以及生活當(dāng)中出現(xiàn)不必要的麻煩。

三、工廠配電系統(tǒng)當(dāng)中有關(guān)變頻器方面的處理方法

（一）系統(tǒng)設(shè)計

工程在對于配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置的有關(guān)過程中，要將出現(xiàn)諧波的有關(guān)供電線路以及對諧波較為敏感的有關(guān)供電線路進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置，或者是在它的表面上安裝一些絕緣的材料，讓線性負(fù)荷以及非線性負(fù)荷存在不同的電路來產(chǎn)生回饋電路，讓非線性負(fù)荷出現(xiàn)的畸變電壓無法傳到質(zhì)線性有關(guān)負(fù)荷上，亦或是增加三相四相有關(guān)線性供電導(dǎo)線方面的線截面積。

（二）裝濾波器

就電動機(jī)控制器當(dāng)中電動機(jī)產(chǎn)生的有關(guān)諧波來說，因?yàn)槠洳ㄐ畏浅７置鳎軌蚶脼V波器來使諧波電流降低。大部分脈沖控制器方面產(chǎn)生的諧波，在通過濾波器過濾之后，對于有用基波方面的影響甚微。

（三）裝用相關(guān)的隔離變壓器

均衡的有關(guān)3以及3的倍數(shù)次方面的諧波電流傳回相關(guān)電源中的問題，應(yīng)該用有關(guān)隔離變壓器進(jìn)行抑制，在應(yīng)用這種變壓器的時候，一般會裝設(shè)一個旁路的有關(guān)電路，從而防止對變壓器實(shí)際的維護(hù)工作時間過長，而導(dǎo)致負(fù)荷停止供電，對于這種情況來說，應(yīng)該使用中性線足夠大的有關(guān)四芯饋線。在關(guān)鍵的配電系統(tǒng)當(dāng)中，將隔離變壓器安裝在對應(yīng)的配電盤上面，讓3以及3的倍數(shù)次相關(guān)諧波電流和配電系統(tǒng)之間隔離。相關(guān)的隔離變壓器應(yīng)該合理的提升額定值，不然也會出現(xiàn)電壓畸變以及過熱的情況。

（四）裝用相關(guān)的有源濾波器

變流器或者是逆變器所產(chǎn)生的有關(guān)邊頻帶以及諧波，利用普通的濾波器無法有效的進(jìn)行濾除。這是由于邊頻帶方面的頻率是隨著相關(guān)傳動裝置實(shí)際的速度而產(chǎn)生變化的，并且常常會接近具體的基波頻率。如今對于有源濾波器方面的應(yīng)用越來越廣泛，其能夠在工作的時候主動注入電流，從而準(zhǔn)確的補(bǔ)償因?yàn)樨?fù)荷而出現(xiàn)的諧波電流，這樣就能夠得到一個非常純粹的正弦波。而這種濾波設(shè)備實(shí)際的工作能夠利用數(shù)字信號處理相關(guān)技術(shù)，來對快速絕緣柵有關(guān)雙極晶體管進(jìn)行控制。由于設(shè)備和供電系統(tǒng)之間是并聯(lián)工作的，其只能對諧波電流進(jìn)行控制，而基波電力是不會流過相關(guān)濾波器的。假如需要進(jìn)行過濾處理的諧波電流比有關(guān)濾波器方面的容量更大的化，那么它只是起到一種簡單的限制作用，從而使波形能夠進(jìn)行部分糾正。

（五）工廠用電車間

大部分都是憑借電容器直接實(shí)施無功功率補(bǔ)償，從而減少基波無功電流。但是，諧波濾波器是憑借并聯(lián)的有關(guān)方式進(jìn)入系統(tǒng)的，如果選配不合理的的話很有可能會導(dǎo)致適得其反，使得系統(tǒng)阻抗和濾波器出現(xiàn)并聯(lián)諧振，這樣不但不能抑制，更是會對諧波進(jìn)行放大，導(dǎo)致更大的危害產(chǎn)生。建議使用調(diào)諧式相關(guān)濾波器裝置，切實(shí)考慮到有關(guān)場內(nèi)線性負(fù)荷實(shí)際的分配狀況，有關(guān)線性負(fù)荷方面的功率因數(shù)，還有非線性負(fù)荷方面產(chǎn)生的所有次諧波電流和功率因數(shù)，對日后有關(guān)的目標(biāo)功率因數(shù)進(jìn)行改善，配電網(wǎng)絡(luò)具體構(gòu)成等有關(guān)因素。

結(jié)束語

變頻裝置方面的非線性系統(tǒng)在有關(guān)正弦的激勵下一定會出現(xiàn)高層次的諧波，而高層次諧波對整個工廠有關(guān)配電系統(tǒng)方面的變頻裝置自身也存在一定影響，在進(jìn)行設(shè)計以及裝置過程當(dāng)中應(yīng)該依照具體的情況，應(yīng)用科學(xué)的抑制方法。在對系統(tǒng)進(jìn)行裝設(shè)的有關(guān)過程中，應(yīng)用實(shí)惠并且簡便的方式，在最大限度上降低高諧波對于相關(guān)供電系統(tǒng)方面的干擾。

[1]翟亞鋒，譚興華，江桂香.諧波污染問題在工廠低壓配電系統(tǒng)中的分析和治理對策分析[J].科技風(fēng),2015,(24)；105.

[2]康亦娜.變頻器對工廠配電系統(tǒng)的諧波污染及治理應(yīng)用研究[J].科技傳播,2014,(07)；132.