廣播電視工程中無功補償與諧波治理研究

摘要：隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，各個行業(yè)都離不開電網(wǎng)的使用，因此，對電網(wǎng)的安全程度有了更高的要求。加強對一些影響電網(wǎng)系統(tǒng)安全的電力系統(tǒng)或者電力設(shè)備的處理顯得尤為重要。文章主要對廣播電視工程中的無功補償與諧波應(yīng)用存在的問題進行了分析，并對有效治理這些問題的方法進行了探討。

關(guān)鍵詞：無功補償；諧波治理；廣播電視工程；電網(wǎng)系統(tǒng)安全；電力設(shè)備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM761 文章編號：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

在廣播電視行業(yè)中，經(jīng)常會使用一些大功率的電氣設(shè)備，這些電氣設(shè)備在使用時會產(chǎn)生大量的諧波電流，會對廣播電視行業(yè)中的無功補償裝置產(chǎn)生不利影響。因為大量的諧波電流還會使電纜過熱而出現(xiàn)熔斷，增加了安全事故發(fā)生的幾率，因此，加強對諧波產(chǎn)生危害的源頭以及防治研究，是提高電視廣播電力系統(tǒng)安全性的重要保證。

1 電臺諧波產(chǎn)生的原因

電臺諧波過多會對電氣設(shè)備產(chǎn)生不利影響甚至?xí)拐麄€廣播電視行業(yè)遭受到破壞，使各項工作無法正常開展。而電臺諧波的形成也與多種因素有關(guān)，產(chǎn)生的具體原因為：

1.1 非線性負載過大

非線性負載量過大是產(chǎn)生電臺諧波最為主要的原因。首先是形成了非正弦形式的電流，產(chǎn)生的過程是因為電流流經(jīng)負載時，與電壓不構(gòu)成線性關(guān)系，因此電臺諧波會伴隨著非正弦電流而產(chǎn)生。這種諧波運行的頻率與基波頻率相比大很多，根據(jù)相關(guān)的原理分析可以知道，波形如果以重復(fù)形式出現(xiàn)，會通過某種形式分解為不同的量值，這些量值主要是正弦波分量值，這些正弦值都表示為超過基波的諧波。一般，諧波還分為奇次諧波和偶次諧波，從危害程度上看，奇次諧波產(chǎn)生的危害更大。

1.2 電力在傳輸和生產(chǎn)中易產(chǎn)生諧波

在電力系統(tǒng)實施發(fā)電操作過程中，一般都會對發(fā)電機的結(jié)構(gòu)和線路連接的方式進行處理，使機器和線路能夠安全運作。在完成了對發(fā)電機結(jié)構(gòu)和發(fā)電機內(nèi)部接線方法的改造和處理以后，發(fā)電機電壓可以看成是在供給基波頻率的正弦波形過程中產(chǎn)生的。

除了以上產(chǎn)生方式以外，還有很多其他電氣設(shè)備也會產(chǎn)生諧波：（1）電路的開關(guān)電源，主要包括各種電子元件的開關(guān)電源，例如廣泛存在于一些電流設(shè)備中的電力設(shè)備，整流器、變頻器等電氣設(shè)備，還有一些大容量的電氣調(diào)節(jié)設(shè)備，比如電路相控調(diào)速壓裝置、電力閘管等；（2）設(shè)備內(nèi)存在一些鐵芯的電力裝置，比如電力變壓器、電力電抗器等；（3）依靠電弧實現(xiàn)運行的電力設(shè)備，比如在電力系統(tǒng)中被廣泛使用的放電燈，這種放電燈是氣體形式的，還有交流弧形式的焊機、煉鋼用的電弧爐設(shè)備等。

2 電臺諧波產(chǎn)生的危害

2.1 對電力系統(tǒng)設(shè)備的危害

對負載和設(shè)備容量實施匹配可以在一定程度上減少電力系統(tǒng)受諧波危害的影響，并能減少產(chǎn)生電流沖擊、電波變形等情況。如果電路中的一些電氣設(shè)備因為某種原因未能按照規(guī)范實施啟動和運行，設(shè)備的功率就會大大降低，從而使電氣設(shè)備的電壓負數(shù)和有功功率出現(xiàn)降低，在這個過程中，電容補償成為解決該項問題的關(guān)鍵，但是，如果諧振電路和諧振電波的電壓出現(xiàn)增大，小電流也會使其電壓增大。在我國有很多企業(yè)都因?qū)﹄娏υO(shè)備運行時產(chǎn)生的諧波不夠重視，從而引發(fā)事故。比如，我國某企業(yè)在一項廣播電視工程施工中，因為使用了過多的變頻器，并且變頻器使用的時間過長，未能及時更新，導(dǎo)致電路電壓增大，使電容補償中的電壓和諧波電流時常出現(xiàn)沖突，從而導(dǎo)致電容出現(xiàn)不同程度的燃燒和爆炸，引發(fā)了安全事故，最終導(dǎo)致了電力設(shè)備無法正常運行和工作。

2.2 使設(shè)備的功率降低

在電力系統(tǒng)中，輸電和發(fā)電過程都會產(chǎn)生諧波，在諧波產(chǎn)生時電氣設(shè)備會增加各種設(shè)備的熱能損耗，從而使電氣設(shè)備的溫度過高，功率降低。其中，最為主要的還是對變電器的影響，因為變電器是電力系統(tǒng)中最為重要的電力設(shè)備，對電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)具有重要作用，主要的影響表現(xiàn)在：

諧波電流在流經(jīng)設(shè)備時自身的能耗會大量消耗。變壓器又分為三角形的連接形式和全星的連接形式，對每種形式的變電器產(chǎn)生的影響都是不同的，三角形連接形式變電器的3次及其以上次數(shù)的諧波會在變電器的繞組中形成環(huán)流，在形成環(huán)流之后設(shè)備的繞組溫度會偏高；而對全星形連接變壓器產(chǎn)生的影響是，如果繞組以中性接地的方式運作時，其內(nèi)部的電容量會增加，并在此基礎(chǔ)上形成2次諧波諧振，諧波產(chǎn)生振動影響到設(shè)備的運行。

2.3 對電力電容器的影響

電力電容器也是電力系統(tǒng)中非常重要的電氣設(shè)備，諧波的產(chǎn)生會對這些設(shè)備的運行產(chǎn)生影響。諧波通過的電壓如果過高，就會加快設(shè)備的老化速度。由此使電容器的能耗增大，長期下來會影響電氣設(shè)備的使用壽命。另外，在諧波振動的頻率過快時，就會使諧波產(chǎn)生的電流量增加，使設(shè)備的溫度過熱，容易引發(fā)事故并使設(shè)備的正常運行受到影響。

3 無功補償?shù)闹卫矸椒?/p>

3.1 使用無源濾波器

在廣播電視工程中，會經(jīng)常發(fā)生因為停電而無法使工作正常開展，因此，為了有效避免這種事故的出現(xiàn)就要在電力系統(tǒng)中的電源開關(guān)處加裝UPS。在變頻系統(tǒng)中的變頻空調(diào)電路中，可以選擇使用無源的濾波器。無源濾波器，又被稱為LC濾波器，是一種濾波電路，主要構(gòu)成部件有：電感器、電容和電阻設(shè)備，構(gòu)成方式是將電感器和電容電阻進行組合設(shè)計，功能是可濾除某一次或多次諧波，要想實現(xiàn)最優(yōu)過濾效果可以將濾波器的電感和電容設(shè)備實施串聯(lián)。

一般，廣播電視臺站的使用大量的大功率的脈階調(diào)制、整流開關(guān)設(shè)備和變頻器、計算機設(shè)備，導(dǎo)致在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生大量諧波，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和設(shè)備的可靠性受到影響。因此，采取分段治理的方式，無源濾波器可以采用并聯(lián)的形式安裝在各關(guān)鍵設(shè)備的母線上，使諧波的治理更加方便、經(jīng)濟。

因為無源濾波設(shè)備在補償設(shè)備時可以降低線路的損耗，并會使電磁波的影響降低。濾波系統(tǒng)存在的是高次的諧波，因此能對電源有效節(jié)約，還能對功率的因數(shù)進行補償?？梢愿鶕?jù)設(shè)備的實際運行規(guī)律設(shè)計電力系統(tǒng)，按照諧波的產(chǎn)生次數(shù)，選擇適合的電抗設(shè)備。由此可見，這種無源濾波器能夠保證電力系統(tǒng)在更加安全和高效的條件下工作，是一種能夠有效對諧波進行過濾和處理的設(shè)備。

3.2 使用有源的濾波器

有源力濾波是由電力電子構(gòu)建而成的，這種濾波會在運行時將流通的電流導(dǎo)入到電路網(wǎng)絡(luò)中，對以內(nèi)負載產(chǎn)生的諧波有重要作用，同時還可對電流進行抵消處理。但電源線會受到電磁波的干擾。因此，為了確保低壓下的電力系統(tǒng)能夠正常運行可以用電力電子變流器對系統(tǒng)實施控制，由此實現(xiàn)對濾波的跟蹤和處理。

而應(yīng)用無功補償?shù)闹卫矸绞街饕遣捎脽o源濾波進行治理，在諧波造成了嚴重危害時，可在系統(tǒng)中增加無源濾波器的使用。具體的方法是：在諧波和電力系統(tǒng)中串聯(lián)一個變壓器，將有源濾波器安裝在電源輸出處，這種設(shè)計的原因是為了實現(xiàn)基波電流的順利通過，并有效的隔離諧波。

4 結(jié)語

本文主要對廣播電視工程中諧波產(chǎn)生的危害和特征進行了簡單的論述，并對無功補償治理諧波的方法進行了分析，表現(xiàn)了提高濾波的預(yù)防和治理是非常重要的，對提高電力系統(tǒng)的安全和高效具有重要作用。

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作者簡介：林慶洪（1975-），男，云南西疇人，國家新聞出版廣電總局五〇一臺工程師，研究方向：通訊、無線

廣播。

（責任編輯：周 瓊）