廣播電視工程中無功補(bǔ)償與諧波治理的技術(shù)研究

吳 芳

（濱州市新聞傳媒中心，山東 濱州 256600）

0 引 言

融媒體時代，人們對生活質(zhì)量的要求越來越高，自主選擇意識逐步增強(qiáng)。傳統(tǒng)的廣播電視工程因?yàn)榧夹g(shù)限制、機(jī)器老化等原因，信號容易受到天氣狀況干擾，存在較多安全隱患，不能很好地滿足現(xiàn)代人的實(shí)際需要?，F(xiàn)有的廣播電視工程增加了較多大型電氣設(shè)備和其他先進(jìn)電子儀器。機(jī)器設(shè)備的增多，使整個電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)壓力增大，產(chǎn)生較多的無功功率，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性要求更高。合理利用無功補(bǔ)償裝置，可以減少無功功率，節(jié)約資源。各類電子產(chǎn)品在使用過程中會隨機(jī)發(fā)出諧波，干擾信號傳輸，損害電力設(shè)備和線路，加速電容器毀損，容易造成安全事故。因此，在廣播電視工程中需要采取有效的措施降低諧波，提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率。然而，現(xiàn)行的利用無功補(bǔ)償裝置治理諧波的技術(shù)仍存在較多問題，需要進(jìn)一步提升?；诖?，本文將從諧波的危害和無功補(bǔ)償?shù)膯栴}入手，分析減少諧波、提高廣播電視工程效率的方法。

1 廣播電視工程中諧波產(chǎn)生的原因及其不利影響

1.1 諧波的概念

諧波是一種正弦波。每個諧波有不同的頻率、幅度和相角，可以區(qū)分為偶次和奇次性。諧波的頻率是基波頻率的整數(shù)倍。諧波主要由發(fā)電設(shè)備、輸配設(shè)備和非線性負(fù)載三方面引起。電力系統(tǒng)中的諧波問題很早就引起了人們的注意。

1.2 諧波產(chǎn)生的具體原因

諧波的產(chǎn)生有兩種情況，一種是在理想的供電系統(tǒng)中，如果是只含有線性元器件的線路，則電壓和電流都是正弦的。而在現(xiàn)實(shí)生活中，電氣線路中會出現(xiàn)非線性負(fù)載如不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS）、開關(guān)電源、變頻器等。當(dāng)電流流過這些非線性負(fù)載，電流與電壓不是線性關(guān)系，形成非正弦電流，諧波就會隨之出現(xiàn)。廣播電視工程中有許多大功率電氣設(shè)備，當(dāng)負(fù)載超過正常使用范圍，就會產(chǎn)生電磁干擾，諧波是其中的一種類型，會干擾電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行[1]。電流流經(jīng)變壓器時，磁化電流的波形發(fā)生變化，也會產(chǎn)生諧波。另一種諧波產(chǎn)生的情況是基波電流的畸變。廣播電視工程中有許多復(fù)雜的線路，涉及較多的非線性負(fù)載。這些非線性負(fù)載在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生畸變的基波電流，如使用電弧運(yùn)行的電力設(shè)備。

1.3 諧波對電視廣播工程的不利之處

諧波對電視廣播工程的危害較大，主要表現(xiàn)在以下方面。

首先是加速設(shè)備老化，毀損設(shè)備。龐大的電視廣播系統(tǒng)涉及多種變壓器、電子設(shè)備、電容器等，系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行依賴于每個元器件的正常運(yùn)行。如果存在某些故障設(shè)備不能正常運(yùn)行，整個電力系統(tǒng)的功率會受到較大影響，電壓升高，電流增大，超出設(shè)備自身的使用負(fù)載，就會產(chǎn)生較多諧波。不同設(shè)備產(chǎn)生的諧波累加，對整個電網(wǎng)影響較大，對設(shè)備也會造成不同程度的損害，阻礙信號傳播。

其次是降低設(shè)備運(yùn)行效率，浪費(fèi)相關(guān)資源。前文提到，諧波可以由不同的元器件產(chǎn)生，從發(fā)電到配送，各個環(huán)節(jié)都有不同的元器件產(chǎn)出無功功率，使設(shè)備溫度升高，效率降低。就像人們使用的手機(jī)一樣，長時間多功能運(yùn)行，機(jī)體會發(fā)熱，影響內(nèi)部設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。

最后是影響傳輸速率，存在較大安全隱患[2]。諧波的存在造成電視廣播工程設(shè)備的功率降低，產(chǎn)品質(zhì)量受損，信號的輸送效率減慢，使用戶難以獲得良好的體驗(yàn)。設(shè)備在高溫下運(yùn)行，容易出現(xiàn)毀損、爆炸問題，使用過程中出現(xiàn)斷電現(xiàn)象，引發(fā)安全事故。

2 無功補(bǔ)償?shù)亩x和作用

2.1 無功補(bǔ)償?shù)亩x

無功補(bǔ)償也叫無功功率補(bǔ)償，是一種在電力系統(tǒng)廣泛使用的技術(shù)。在廣播電視工程中恰當(dāng)運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)，既可以補(bǔ)償無功功率，也可以補(bǔ)償諧波，減少供電系統(tǒng)的能源損失和機(jī)器損傷，維持廣電的電力系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.2 無功補(bǔ)償?shù)淖饔迷?/h3>

無功補(bǔ)償在廣電工程電力系統(tǒng)中的具體作用是提高供電系統(tǒng)和負(fù)載的功率因數(shù)，減少無功功率的輸送，保證有功功率不變，消除無功電流的有功損耗，降低變壓器及輸送電路的損耗，提高供電效率。電網(wǎng)輸出有功和無功兩種不同的功率。有功功率是將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能，利用這些能做功。無功功率是將電能轉(zhuǎn)化為另一種形式的能，保證相關(guān)電氣設(shè)備能做功。無功補(bǔ)償?shù)淖饔脵C(jī)理是：同一個電路中的負(fù)載大致分為容性、感性和阻性負(fù)載3種，感性和容性負(fù)載釋放的能量可以相互吸收轉(zhuǎn)換，二者的無功功率也可以相互補(bǔ)償。無功補(bǔ)償有三種類型：一種是分散補(bǔ)償，常用于對小面積電網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)償，包括配電站和配電室等；一種是就地補(bǔ)償，常見于大容量負(fù)載的無功補(bǔ)償，可以減少能源消耗；一種是集中補(bǔ)償，常見于補(bǔ)償變電站和配電站的無功需要，同時解決其他兩種補(bǔ)償方式剩下的無功功率。廣播電視工程中的無功功率占比較高，合理使用這幾種補(bǔ)償方式，可以很好地提高工程質(zhì)量，保證輸送效率。

2.3 現(xiàn)行無功補(bǔ)償裝置存在的不足

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，廣電工程中，現(xiàn)行的無功補(bǔ)償方式主要是電容補(bǔ)償。這種方法在提高功率因數(shù)的同時，會使下級負(fù)載產(chǎn)生更多諧波電流，超出電容器的正常電流范圍。裝置運(yùn)行時溫度過高，在密閉狹小的空間里，熱量無法有效擴(kuò)散，使得電容器極易毀損[3]。電流增大的同時，電壓也隨之增加，在非正常高壓狀態(tài)下運(yùn)行，電容器容易出現(xiàn)故障，導(dǎo)致電路癱瘓。不僅如此，電容器還會放大諧波，導(dǎo)致電容器和線路中的其他設(shè)備產(chǎn)生諧振，出現(xiàn)更多的諧波，影響整個供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。因此，采用合適的無功補(bǔ)償裝置，抑制諧波的出現(xiàn)，減少投資使用成本，是廣播電視工程的重要一環(huán)。

3 諧波治理和無功補(bǔ)償在廣播電視工程中的作用

從上述內(nèi)容來看，諧波治理和無功補(bǔ)償裝置的利用，在廣播電視工程中發(fā)揮著重要作用。工程設(shè)計初期，相關(guān)工作人員就要重視諧波問題和無功補(bǔ)償裝置的選擇利用，提高功率因數(shù)的同時減少諧波，最大限度地達(dá)到資源的有效利用，減少安全事故的發(fā)生。廣播電視工程涉及的機(jī)器設(shè)備數(shù)量較多，運(yùn)維工作繁重，為了保證用戶的體驗(yàn)，建設(shè)初期就要綜合考慮多種情況，嚴(yán)格按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，保證無功補(bǔ)償?shù)耐瑫r治理諧波，二者共同推進(jìn)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，控制運(yùn)營成本。

廣播電視工程中有三種常見的諧波治理裝置，分別是無源濾波器、有源濾波器及無功補(bǔ)償。無源濾波器由電容、電感和電阻組合而成，并聯(lián)安裝在線路中，分段集中治理，能夠多次消除諧波，達(dá)到節(jié)約資源、穩(wěn)定電力系統(tǒng)的目的。有源濾波器是指在設(shè)備運(yùn)行過程中，在電流中引入濾波、作用于電流中的諧波，保證負(fù)載電流在正常范圍內(nèi)。有源濾波器需要使用電源，從源頭消除諧波，動態(tài)可操作性強(qiáng)，相對于固定的濾波裝置，有源濾波需要采取及時的跟蹤處理[4]。但上述兩種濾波裝置在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些不足，需要進(jìn)一步研究改進(jìn)，推廣使用。無功補(bǔ)償在上文中提到，不僅可以補(bǔ)償功率還可以補(bǔ)償諧波，是廣電工程中常用的補(bǔ)償和治理裝置。恰當(dāng)?shù)厥褂脽o功補(bǔ)償，可以從根源減少諧波，消除濾波器的現(xiàn)存不足，將諧波污染轉(zhuǎn)變成其他形式的能量有效利用，保證廣播電視工程的信號傳輸質(zhì)量。

4 提高無功補(bǔ)償和諧波治理效率的措施

4.1 完善工程管理體系，提升專業(yè)人員水平

隨著時代的進(jìn)步，人們對廣播電視工程質(zhì)量的要求越來越高。廣播電視工程需要嚴(yán)格遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)用戶的實(shí)際需求，在工程建設(shè)初期確定切實(shí)可行的方案，綜合考慮無功功率和諧波產(chǎn)生的因素，采取相關(guān)措施，落實(shí)具體規(guī)定，在提升無功補(bǔ)償效率的同時，消除諧波，保證設(shè)備安全。相關(guān)主體應(yīng)改進(jìn)治理體系的規(guī)則，完善相關(guān)流程，從工程設(shè)計到實(shí)施再到運(yùn)維，環(huán)環(huán)相扣，重視細(xì)節(jié)；改進(jìn)相關(guān)補(bǔ)償裝置，提高企業(yè)收益的同時提高員工的安全意識和責(zé)任意識，保證信號傳輸質(zhì)量和供電安全。

4.2 應(yīng)用新技術(shù)加強(qiáng)管理監(jiān)督

企業(yè)要利用計算機(jī)強(qiáng)大的分析計算功能，模擬系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，分析評估，保證無功補(bǔ)償裝置的位置合理性和設(shè)備安全性，加強(qiáng)企業(yè)間的合作交流，合理解決工程中的技術(shù)難點(diǎn)，結(jié)合優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況改進(jìn)線路，拓展消除諧波的方式，提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率；合理引進(jìn)先進(jìn)電子設(shè)備，在不影響線路運(yùn)轉(zhuǎn)的同時，實(shí)時監(jiān)控整個工程系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)轉(zhuǎn)[5]。管理人員不能對工程問題掉以輕心，要保證信號質(zhì)量，派遣專人定期維護(hù)檢測線路，削弱突發(fā)狀況的不利影響。在相關(guān)設(shè)備采購方面，管理人員要加強(qiáng)監(jiān)督，嚴(yán)格落實(shí)功率要求，避免劣質(zhì)電子電氣產(chǎn)品在整個系統(tǒng)中的使用。廣播電視工程耗資巨大，牽一發(fā)而動全身，一個設(shè)備出現(xiàn)問題，產(chǎn)生較多的諧波，影響自身工作效率的同時，還會干擾其他設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，可能導(dǎo)致整個線路癱瘓，使線路信號傳播受損，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致安全事故，影響惡劣。

5 結(jié) 語

廣播電視工程涉及的電子電氣設(shè)備較多，工作時可能發(fā)出較多的諧波和無功功率，累加后對整個系統(tǒng)的影響巨大。相關(guān)主體要積極采取有效措施，不斷優(yōu)化、改進(jìn)相關(guān)裝置，消除諧波的危害，選取合適的設(shè)備，保證設(shè)備的安全和使用壽命，采用新技術(shù)，從根源解決廣播電視工程的安全問題和能源損耗問題，緊跟時代的需求，助力廣播電視行業(yè)的發(fā)展。