論工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)諧波問題及對策

馮巖

[摘? ? 要]為保證工業(yè)廠房配電系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運轉(zhuǎn)，確保電力資源的持續(xù)供應(yīng)，減少電力故障的發(fā)生，工業(yè)廠房在進行供配電系統(tǒng)設(shè)計、優(yōu)化過程中，需要采取針對性舉措，做好系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整，形成穩(wěn)定的供配電機制。本文以諧波問題的處理作為研究核心，多角度出發(fā)探討工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)諧波問題應(yīng)對策略，旨在實現(xiàn)諧波的有效應(yīng)對，規(guī)避諧波故障風(fēng)險。

[關(guān)鍵詞]工業(yè)廠房;供配電系統(tǒng);諧波問題;應(yīng)對策略

[中圖分類號]TM711 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）09–00–03

[Abstract]In order to ensure the stable and efficient operation of the power distribution system in the industrial workshop， ensure the continuous supply of power resources and reduce the occurrence of power failure， it is necessary to take targeted measures to optimize the system and form a stable power supply and distribution motor system in the process of power supply and distribution system design and optimization. In this paper， the treatment of harmonic problems as the core of the study， multi angle approach to industrial plant power supply and distribution system harmonic problem coping strategies， aimed at achieving effective response to harmonics， avoiding harmonic fault risk.

[Keywords]industrial workshop; power supply and distribution system; harmonic problems; coping strategies

隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的持續(xù)擴大，工業(yè)廠房在供配電系統(tǒng)設(shè)置過程中，需要采取相應(yīng)技術(shù)舉措，做好結(jié)構(gòu)的設(shè)置與優(yōu)化等方面的工作，確保電力資源的持續(xù)供應(yīng)。但是在供配電系統(tǒng)運行過程中，受到多種因素的影響，非線性負(fù)載的體量日益增加，這種情況的發(fā)生，導(dǎo)致諧波問題的出現(xiàn)，誘發(fā)電力資源配置效能下降以及內(nèi)部通信體系混亂的情況，對工業(yè)生產(chǎn)活動的開展產(chǎn)生消極作用。

1 供配電系統(tǒng)諧波概述

對供配電系統(tǒng)諧波特性以及危害的探討，引導(dǎo)技術(shù)人員形成正確的觀念認(rèn)知，準(zhǔn)確把握供配電系統(tǒng)諧波處理的必要性，為后續(xù)諧波問題誘發(fā)原因、應(yīng)對策略的探討，提供了方向性引導(dǎo)。

1.1 諧波特點

工業(yè)化進程的加快，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的增加，使得電力系統(tǒng)中存在大量的非線性負(fù)載的情況。非線性負(fù)載導(dǎo)致供配電系統(tǒng)中參數(shù)發(fā)生了快速變化，引發(fā)供配電線路無序化問題。諧波是指電流中含有的頻率為急波整數(shù)倍的電量，主要包括了周期波、正弦波分量等幾種類型[1]。諧波問題出現(xiàn)后，如果沒有得到有效處理，勢必引發(fā)線損、縮短設(shè)備使用壽命等危害性。

1.2 諧波問題的危害性

從實際情況來看，諧波問題的危害主要集中于線損、電力設(shè)備使用壽命、通信的穩(wěn)定性等幾個方面。具體來看，工業(yè)廠房配電系統(tǒng)諧波問題發(fā)生后，供配電系統(tǒng)內(nèi)的電流、電壓發(fā)生了深刻變化，導(dǎo)致現(xiàn)有的電力設(shè)備組件在短時間內(nèi)，難以對諧波電壓、諧波電流進行有效控制。加之諧波問題的持續(xù)周期較長，導(dǎo)致配電線路的損傷持續(xù)積累，進而誘發(fā)供配電系統(tǒng)線路受損，出現(xiàn)電力傳輸中斷的幾率相對較高[2]。諧波問題發(fā)生后，對于工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)中的各類設(shè)備組件會產(chǎn)生較大的危害，在影響設(shè)備正常的同時，也造成設(shè)備使用壽命的縮短。例如，現(xiàn)階段部分技術(shù)人員在諧波問題處理過程中，往往通過絕緣材料的使用，來實現(xiàn)供配電系統(tǒng)的有效保護，減少諧波問題對于供配電系統(tǒng)內(nèi)部電壓、電流影響。但是這種處理方式，增加了變壓器、電容器的渦流損耗，進而誘發(fā)電力設(shè)備噪音、過熱的情況發(fā)生，加速了絕緣設(shè)備的老化，同時過熱等問題的出現(xiàn)，也使得電力設(shè)備的使用壽命縮短。工業(yè)廠房生產(chǎn)過程中，由于涉及到的生產(chǎn)環(huán)節(jié)較多，為滿足生產(chǎn)活動的相關(guān)要求，往往需要依托通信系統(tǒng)，對各個不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行必要的信息交互，確保各項生產(chǎn)任務(wù)的順利完成。供配電系統(tǒng)諧波問題的出現(xiàn)，在很大程度上，對現(xiàn)有的通信系統(tǒng)造成一定的干擾，由于諧波長度的不確定性，使得通信系統(tǒng)中的長波、短波受到影響，增加了通信噪音的嚴(yán)重程度，影響了語音信號、視頻信號的傳輸穩(wěn)定性[3]。工業(yè)廠房在供配電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計過程中，為減少電力故障，技術(shù)人員往往借助于繼電保護器等設(shè)備，對供配電系統(tǒng)中的故障實現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)與有效排除，以保證供配電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。諧波問題發(fā)生后，導(dǎo)致繼電保護器保護動作的靈敏性、準(zhǔn)確性下降，造成誤動作發(fā)生幾率的增加，進而誘發(fā)跳閘情況的出現(xiàn)，影響電能的供應(yīng)、配置能力。為有效應(yīng)對諧波問題所引發(fā)的線損、設(shè)備老化、通信質(zhì)量以及誤動作等問題，確保供配電系統(tǒng)的良性運轉(zhuǎn)，需要從實際出發(fā)，明確諧波問題的危害，在此基礎(chǔ)上，嘗試采取相應(yīng)舉措，進行科學(xué)應(yīng)對。

2 工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)諧波問題誘發(fā)原因

工業(yè)廠房配電系統(tǒng)諧波問題的出現(xiàn)是多方面的，對諧波誘發(fā)問題的深入探討，有助于技術(shù)人員能夠針對諧波問題誘發(fā)原因，對現(xiàn)有的技術(shù)思路進行梳理，增強供配電系統(tǒng)諧波問題應(yīng)對策略的有效性。

工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)諧波問題的發(fā)生，其誘發(fā)因素是多方面的。具體來看，部分工作人員對于諧波問題危害性的認(rèn)識不夠全面，導(dǎo)致在諧波處理過程中，存在誤操作的問題，使得設(shè)備參數(shù)的調(diào)試、諧波問題的應(yīng)對存在較大的誤區(qū)，造成諧波問題的處理效果無法滿足實際的使用需求。例如技術(shù)人員在供配電系統(tǒng)諧波問題的處理過程中，沒有正確認(rèn)識到諧波大小與磁路運行回路、鐵心飽和度、電力能質(zhì)量以及用電設(shè)備狀態(tài)之間的相互關(guān)系。這種觀念認(rèn)知的局限性，使得工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)諧波問題的發(fā)生率相對較高，技術(shù)人員對于諧波問題的處理能力受到限制，在一定程度上，增加了諧波問題的危害性，影響了供配電系統(tǒng)運行的可靠性[4]。除了技術(shù)人員在思維認(rèn)知方面存在的問題之外，由于工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)涉及到設(shè)備組件較多，不同的電力設(shè)備在運行過程中，受到不同因素的影響，導(dǎo)致諧波問題發(fā)生率較高。例如供配電系統(tǒng)中變頻裝置、晶閘管整流設(shè)備、直流屏UPS的影響，造成諧波問題的發(fā)生。以某工業(yè)廠房為例，為保證工廠運行需求，其在廠房的相應(yīng)位置設(shè)置了6座變配電室，變壓等級為10/0.4 kV，并結(jié)合實際運轉(zhuǎn)需求，對變頻設(shè)備、晶閘管整流設(shè)備以及UPS參數(shù)做出相應(yīng)的調(diào)整，以保證電力資源的持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)。但是從實際情況來看，該工業(yè)廠房中使用的低壓變頻器在運行過程中，會造成諧波泛化的問題，增加了諧波的危害程度，尤其是其使用的變頻裝置數(shù)量較多，造成諧波較為復(fù)雜，技術(shù)人員在諧波問題處理過程中，需要處理整數(shù)次諧波以及分?jǐn)?shù)次諧波，諧波處理難度大大增加。對工業(yè)廠房供配系統(tǒng)諧波認(rèn)識不全面，電力設(shè)備參數(shù)控制不科學(xué)等原因，使得供配電系統(tǒng)諧波照問題發(fā)生率較高，諧波處理難度較高。為有效應(yīng)對這種局面，技術(shù)人員需要從實際層面出發(fā)，結(jié)合諧波問題誘發(fā)原因，在此基礎(chǔ)上，制定相應(yīng)的供配電系統(tǒng)諧波問題處理方案，保證供配電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，滿足工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)對于電力資源的使用需求。

3 工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)諧波問題應(yīng)對策略

工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)諧波問題的處理，要求技術(shù)人員堅持問題導(dǎo)向、堅持結(jié)果導(dǎo)向，在科學(xué)性原則、實用性原則的框架下，吸收借鑒過往有益經(jīng)驗，制定合理的應(yīng)對方案，實現(xiàn)諧波問題的高效處置。

3.1 無源濾波裝置在工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

無源濾波裝置在供配電系統(tǒng)諧波問題處理中的應(yīng)用，可以依托相關(guān)技術(shù)手段，有效抑制供配電系統(tǒng)中諧振的產(chǎn)生，實現(xiàn)對諧波的分流處理。無源濾波裝置在實際應(yīng)用過程中，技術(shù)人員可以在科學(xué)性原則、實用性原則的引導(dǎo)下，采用單頻諧濾波器、高通濾波器對供配電線路中存在的諧波進行針對性處理，以保證諧波問題的合理化應(yīng)對。例如在單調(diào)諧濾波器應(yīng)用過程中，技術(shù)人員需要在技術(shù)應(yīng)用之前，全面評估分析諧波頻率，根據(jù)諧波頻率的分析結(jié)果，對單調(diào)諧濾波器進行合理選型與高效應(yīng)用，通過這種方式，對供配電系統(tǒng)中諧波產(chǎn)生的固定次數(shù)的低阻抗進行必要的分流處理，以實現(xiàn)諧波問題的有效處理。在高通濾波器的應(yīng)用環(huán)節(jié)，技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要，將不同頻率的單調(diào)諧濾波器進行組合使用，通過這種方式，強化諧波的有效分流[5]。例如某工業(yè)廠房在諧波處理過程中，針對供配電系統(tǒng)運行要求，采用高通濾波器，將供配系統(tǒng)中產(chǎn)生的80 %～90 %的諧波進行了分流，有效降低了供配電系統(tǒng)諧波負(fù)載體量，大大提升了供配電系統(tǒng)運行的安全性。

3.2 有源濾波裝置在工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

有源濾波裝置在工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，實現(xiàn)了對負(fù)載電波的有效監(jiān)測，并計算諧波電流補償?shù)囊?guī)模，在此基礎(chǔ)上，通過反向操作，使得諧波電流在經(jīng)過絕緣柵雙極型晶體管處理后，使得諧波電流導(dǎo)入到電力系統(tǒng)之中，實現(xiàn)電流的有效補償。與無源濾波裝置相比，這種技術(shù)方案對于閃變有著較強的抑制作用，并且運行能力較強，自適應(yīng)效果較好，可以根據(jù)供配電系統(tǒng)的實際，進行靈活的技術(shù)應(yīng)用，有效防范供配電系統(tǒng)中的諧波問題，減少諧波對于供配電系統(tǒng)的影響，實現(xiàn)了供配電系統(tǒng)的有序運轉(zhuǎn)。

4 供配電系統(tǒng)諧波問題處理注意事項

供配電系統(tǒng)諧波問題處理涉及到的內(nèi)容較多，為保證諧波問題處理成效，保證供配電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，提升諧波處理方案的可行性與針對性，技術(shù)人員需要從實際，明確諧波問題處理注意事項，實現(xiàn)諧波問題的科學(xué)應(yīng)對。

供配電系統(tǒng)諧波問題的處理，要求技術(shù)人員從實際出發(fā)，結(jié)合諧波問題的危害以及現(xiàn)有的技術(shù)應(yīng)用手段，認(rèn)真做好無源濾波裝置、有源濾波裝置的應(yīng)用，以實現(xiàn)對工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)諧波問題的科學(xué)處理。為保證供配電系統(tǒng)諧波問題的處理能力，技術(shù)人員需要從實際出發(fā)，結(jié)合不同諧波問題處理方式的差異，對技術(shù)參數(shù)做出相應(yīng)的調(diào)整，以保證無源濾波裝置、有源濾波裝置的科學(xué)應(yīng)用。例如在實際應(yīng)用環(huán)節(jié)，可以采用總補償、部分補償或者局部補償?shù)姆绞?，做好技術(shù)的應(yīng)用工作。例如在總補償環(huán)節(jié)，技術(shù)人員針對于非線性負(fù)載不集中，供配電設(shè)備單臺容量較小的情況，在供配電系統(tǒng)的電源總進線位置增加濾波裝置，在保證電力資源持續(xù)供應(yīng)的同時，實現(xiàn)對諧波的有效分流。這種處理方式，實現(xiàn)了對目標(biāo)區(qū)域內(nèi)諧波的有效補償，從而應(yīng)對非線性負(fù)載位置分布不集中的問題。對于非線性負(fù)載位置集中的情況，技術(shù)人員可以采用部分補償?shù)姆绞剑诠I(yè)廠房的主要供配電線路上設(shè)置濾波裝置，以達成部分補償?shù)哪繕?biāo)。通過對供配電系統(tǒng)諧波問題處理注意事項的合理把控，確保諧波問題應(yīng)對的有效性，增強工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)運行成效。

5 結(jié)束語

諧波問題的發(fā)生，對于工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、有效性有著最為直接的影響。為實現(xiàn)諧波問題的有效處理，本文從實際出發(fā)，積極探討工業(yè)廠房供配電系統(tǒng)諧波問題應(yīng)對策略，實現(xiàn)諧波問題的有效解決，切實滿足工業(yè)生產(chǎn)過程匯總，對于電力資源的使用需求，形成高效的電源體系。

參考文獻

[1] 何仁彪.論工業(yè)廠房配電系統(tǒng)諧波問題及對策[J].科技風(fēng)，2020（27）：113-115.

[2] 王德明.工業(yè)廠房配電系統(tǒng)協(xié)同諧波問題分析及解決方案[J].中國高新科技，2019（10）：67-68.

[3] 聶瑞.供配電系統(tǒng)中電力諧波及治理方法的思考[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2018（3）：77-79.

[4] 張大煒.鍋爐房供配電系統(tǒng)的諧波治理策略研究[J].電力系統(tǒng)裝備，2019（12）：92-93.

[5] 汪浩.淺談醫(yī)院供配電系統(tǒng)諧波的分析和治理[J].科技資訊，2018（7）：46-47.