機(jī)場助航燈光供電系統(tǒng)電力諧波分析與治理方法

尹傳乾

（湖北機(jī)場集團(tuán)襄陽機(jī)場公司，湖北 襄陽 441000）

當(dāng)前我們機(jī)場所使用的正玄波調(diào)光器還處于一個發(fā)展階段，機(jī)場的助航燈光所使用的調(diào)控器還是以可控硅調(diào)器為主，這種調(diào)控器可以對機(jī)場電站的電壓進(jìn)行斬波，從而改變電站的電壓，達(dá)到最終的電流穩(wěn)定輸出的目的。但是在此種調(diào)控器的使用中，不可避免地會產(chǎn)生一些諧波，這種諧波對機(jī)場多種設(shè)備運(yùn)行造成不利影響，已經(jīng)成為當(dāng)前業(yè)內(nèi)專家與技術(shù)人員的重點(diǎn)關(guān)注問題。

1 諧波所產(chǎn)生的原因與危害

諧波產(chǎn)生的主要原因是電力系統(tǒng)中的設(shè)備出現(xiàn)負(fù)荷的非線性特征，這種負(fù)荷對電壓與電流產(chǎn)生一定影響，不利于電壓、電流穩(wěn)定運(yùn)行與輸出，使電站的整體工作頻率被干擾，使電流因?yàn)椴怀尚躁P(guān)系進(jìn)而造成波形畸變。諧波是一切非線性負(fù)載產(chǎn)生的主要原因，而可控硅調(diào)光器的運(yùn)行原理與運(yùn)行方式，成為機(jī)場助航燈光系統(tǒng)中主要產(chǎn)生諧波的方式。諧波出現(xiàn)使機(jī)場的整個供電質(zhì)量發(fā)生變化，使電站供電質(zhì)量處于下降趨勢。也不利于用電設(shè)備的環(huán)境穩(wěn)定。對機(jī)場助航燈光電力系統(tǒng)帶來的主要表現(xiàn)方式為以下幾個方面：

（1）設(shè)備損耗。機(jī)場助航燈光系統(tǒng)在運(yùn)行中產(chǎn)生的諧波，對周圍的電力系統(tǒng)、電網(wǎng)以及用電設(shè)備都具有一定影響。不僅會降低設(shè)備的使用效率還會增大電網(wǎng)的線損與用電量。在相同的用電系統(tǒng)中，諧波產(chǎn)生會造成電纜、電線的過熱現(xiàn)象。大量的諧波會使線路發(fā)生損壞，甚至是火災(zāi)，也是用電的設(shè)備損耗增大，不利于機(jī)場的整體運(yùn)行。

（2）設(shè)備局部發(fā)熱老化。在諧波產(chǎn)生的過程中常伴隨大量的熱量，這部分熱量使機(jī)場的發(fā)電機(jī)組受到影響，使設(shè)備出現(xiàn)異常發(fā)熱情況，還會對電纜、電器產(chǎn)生絕緣老化，很容易在設(shè)備運(yùn)行中發(fā)生擊穿現(xiàn)象，使設(shè)備的使用期限被縮短，加大機(jī)場設(shè)備資金投入。

（3）系統(tǒng)受到干擾。在系統(tǒng)中如果存在大量的諧波電流，在設(shè)備運(yùn)行中，會使設(shè)備整體運(yùn)行發(fā)生故障，使繼電保護(hù)裝置不能起到應(yīng)有的效果。電子器件因?yàn)槭艿街C波的影響，會使設(shè)備出現(xiàn)失誤的指示，如果機(jī)場助航燈光在開啟的過程中，出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，很容易引起安全事故，所以要加大對諧波電流的處理，將低諧波電流的影響。

（4）使設(shè)備之間出現(xiàn)共聯(lián)諧振。機(jī)場助航燈光光供電站系統(tǒng)中，安裝了補(bǔ)償電容器，諧波電流產(chǎn)生很容易使多個設(shè)備之間出現(xiàn)并聯(lián)諧振現(xiàn)象，這也使諧波電流不斷被放大，造成過電流，引起設(shè)備之間的相連部分被損壞，不利于設(shè)備持續(xù)運(yùn)行。

2 機(jī)場助航燈光系統(tǒng)中諧波治理

既然機(jī)場助航燈光供電系統(tǒng)中電力諧波出現(xiàn)是不可避免的，為了使整體機(jī)場運(yùn)行與安全得到保障，就要對產(chǎn)生的問題進(jìn)行具體分析，使諧波電流產(chǎn)生的危害得到有效的治理。使機(jī)場設(shè)備運(yùn)行符合相關(guān)規(guī)范，那么當(dāng)前所要研究的問題，就是機(jī)場燈光站供電系統(tǒng)電力諧波問題有效的治理方式。在研究諧波電流治理問題中，還要注意治理問題的目標(biāo)。也就是使電流符合國家標(biāo)準(zhǔn)，確保注入接電的諧波電壓，在治理中，對這兩個問題要兼顧。

（1）機(jī)場助航燈光電站諧波治理應(yīng)用。自機(jī)場建立應(yīng)用以來，對于機(jī)場的諧波處理問題研究不夠深入，這也使機(jī)場對諧波電流造成的影響問題不能及時發(fā)現(xiàn)，使一些機(jī)場因?yàn)橹C波的影響造成變壓器出現(xiàn)故障，使繞組對地?fù)舸?。這種現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，機(jī)場將諧波的影響重視起來。隨著機(jī)場的不斷建設(shè)，對燈光站負(fù)荷加大，使機(jī)場發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)帶載能力不足情況，當(dāng)進(jìn)行機(jī)場助航燈光調(diào)解時，發(fā)電機(jī)組不能持續(xù)供應(yīng)所需要的電力，使整體處于失調(diào)狀態(tài)。這也使大量諧波影響加劇，使機(jī)組出現(xiàn)振動，最終導(dǎo)致調(diào)光器出現(xiàn)故障。這是大量的諧波出現(xiàn)，使諧波影響油機(jī)供電，造成整體的功率低下，油機(jī)使用受到限制，使輸送功率發(fā)生嚴(yán)重不足現(xiàn)象。在此種情形之中，可以采取雙路電源的供電形式，使電源之間互為備用，對于應(yīng)急的發(fā)電機(jī)額定電壓進(jìn)行處理，對其中低壓部分進(jìn)行補(bǔ)充。同時對機(jī)場助航燈光調(diào)節(jié)器所產(chǎn)生的諧波進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)諧波數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測。在監(jiān)測過程中，使用專業(yè)設(shè)備實(shí)行實(shí)時監(jiān)測。對其中的不同諧波進(jìn)行記錄，根據(jù)諧波的實(shí)際情況進(jìn)行方案選取。像是電容器與系統(tǒng)中的諧波共振問題，這種共振問題會導(dǎo)致諧波整體被放大，放大幾倍甚至十幾倍。所以，在此種情況下，要進(jìn)行濾波器建設(shè)，利用濾波器的補(bǔ)償作用，分別對安裝的電流互感器進(jìn)行檢測，及時的檢測諧波電流的大小，并采取準(zhǔn)確、有效的治理方案。對于其中存在的聯(lián)鎖，要在母線段工作投入時進(jìn)行應(yīng)用，不使兩臺濾器出現(xiàn)重疊的工作問題。

（2）節(jié)點(diǎn)位置更改。在進(jìn)行機(jī)場后期施工管理時，要加大對機(jī)場施工現(xiàn)場的低壓配電柜。在節(jié)點(diǎn)的位置上進(jìn)行適當(dāng)改動。對電容柜的CT 檢查點(diǎn)上端安裝濾波柜。將諧波電流注入其中，降低對電容柜顯示數(shù)據(jù)的影響。另外，對電容柜進(jìn)行數(shù)據(jù)的采樣，根據(jù)機(jī)場助航燈光電力系統(tǒng)，在進(jìn)行諧波處理前，柴油發(fā)電機(jī)組并沒有投入到實(shí)際使用中。這也使整體的功率因數(shù)較為低下。若想更好地在節(jié)點(diǎn)位置上對波柜進(jìn)行補(bǔ)償，那么也可以在實(shí)際使用中利用其它手段來避免該問題存在。

（3）諧波治理效果評估。經(jīng)過一定的時間的治理，諧波電流的畸率產(chǎn)生很大變化。根據(jù)治理所反饋回來的數(shù)據(jù)。經(jīng)過濾波器處理后，電流畸形出現(xiàn)的情況得到有效的控制。對于諧波的濾除效果良好。使產(chǎn)生的諧波95%被過濾去除。整體設(shè)備的功率得到明顯的改善。使用電設(shè)備整體使用率被逐漸提升。用電的效率得到有效的提升，也是變壓器、發(fā)電機(jī)的供電容量得到了提高，解決了系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)過大負(fù)荷問題，使機(jī)場的燈光站諧波的問題得到治理，達(dá)到了預(yù)期工作效果。

（4）諧波治理可以帶來經(jīng)濟(jì)效益。對于諧波治理后帶來的經(jīng)濟(jì)效益問題，要在今后的工作中，根據(jù)具體情況來進(jìn)行長遠(yuǎn)的分析。也就是說對于諧波治理后得到的經(jīng)濟(jì)效益，分別為直接的經(jīng)濟(jì)效益以及間接經(jīng)濟(jì)效益。

直接經(jīng)濟(jì)效益。直接經(jīng)濟(jì)效益，也就是指當(dāng)諧波電流得到治理后。使設(shè)備的整體運(yùn)行效率得到提升。沒有諧波電流帶來的過熱問題，也降低設(shè)備出現(xiàn)的故障與老化問題。直接降低諧波帶來的經(jīng)濟(jì)損失。使變壓器對電流的調(diào)節(jié)力度強(qiáng)，提升供電設(shè)備的電流輸出率，使設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

間接效益。諧波被治理后所到來的間接效益，指的是變壓器壽命得到延長。延長了機(jī)場整體的電力系統(tǒng)設(shè)備的使用期限。降低機(jī)場助航燈光照射出現(xiàn)的失誤指示，進(jìn)而降低對設(shè)備的維修費(fèi)用，使設(shè)備可以具有持續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)能力。

（5）節(jié)能效果的評估。在諧波被處理后，諧波得到有效的控制，降低在設(shè)備使用過程中產(chǎn)生諧波，使電網(wǎng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，降低電網(wǎng)被污染的概率。還可以使機(jī)場整體設(shè)備比進(jìn)行低、無功率的耗損，降低對能源的消耗以及浪費(fèi)。能源是社會共有的財(cái)富，降低能源的消耗使多個行業(yè)持續(xù)發(fā)展，也是每個企業(yè)本身的責(zé)任與義務(wù)。在整體的數(shù)據(jù)監(jiān)測過程中，對諧波的處理進(jìn)行客觀的評估，對利用濾波器前后的諧波產(chǎn)生進(jìn)行對比，可以明確地看見諧波產(chǎn)生的變化。利用濾波器使用過程中帶來的數(shù)據(jù)變化，進(jìn)行平均值計(jì)算。 將數(shù)據(jù)與正常節(jié)能效果進(jìn)行對比，也就是在同等負(fù)荷情況中，實(shí)現(xiàn)二者比較。使整體的節(jié)能效果可以直觀地展現(xiàn)出來，諧波的有效治理不僅使機(jī)場助航燈光穩(wěn)定的運(yùn)行，更可以去除供電系統(tǒng)中諧波帶來的負(fù)面影響，使機(jī)場對設(shè)備維修資金降低，節(jié)省社會能源，降低對社會造成的污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)理念。

3 結(jié)語

在諧波的治理工作中，對于調(diào)光器在設(shè)計(jì)中進(jìn)行諧波的處理顯然是最有效、合理的。但是在目前看來，這種情況還是比較難以實(shí)現(xiàn)的。所以當(dāng)前階段對諧波處理，絕大部分是后期的管理。子對每臺的調(diào)光器進(jìn)行濾波裝置的安裝。這種方式，效果是明顯的。但是，所需要費(fèi)用較高，使整體成本加大。也不符合當(dāng)前的發(fā)展。所以在諧波管理現(xiàn)場中，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的改變，也受到一定施工技術(shù)的限制。所以，對于諧波治理，首先要考慮的治理方式還是電容補(bǔ)償治理。這種治理方式，可以在多個環(huán)節(jié)對設(shè)備管理進(jìn)行統(tǒng)籌。電容補(bǔ)償方式，施工的難度較低，對諧波的過濾效果優(yōu)良。選擇正確的諧波處理方式，可以維護(hù)機(jī)場的運(yùn)行與乘客安全。