供熱系統(tǒng)變頻調速高次諧波干擾的解決

李 明

(太原市熱力公司第二供暖分公司，山西 太原 030001)

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供熱系統(tǒng)變頻調速高次諧波干擾的解決

李 明

(太原市熱力公司第二供暖分公司，山西 太原 030001)

分析了高次諧波干擾的危害，探討了高次諧波對于變壓器電流以及電壓、感應電動機、電力電容器、開關設備、保護電器等存在的干擾問題，并依據(jù)高次諧波的不同擴散方式，提出了高次諧波干擾的解決方法。

供熱系統(tǒng)，變頻調速，高次諧波，干擾信號

0 引言

現(xiàn)階段，科技取得高速發(fā)展的同時，也極大的促進了變頻技術的不斷進步。在我國的工業(yè)領域之中，變頻技術得以廣泛的應用，特別是對于供熱工程來說，變頻技術的應用則是更為的廣泛。同時，變頻技術對于供熱工程來說，也是極為重要的一項技術，供熱工程中的鍋爐鼓風機裝置以及引風機裝置等均會應用到變頻技術，同時也會應用到計算機技術，來共同完成對于供熱系統(tǒng)閉環(huán)的調控，確保所供的風量大小可以更為的精準，以便更好的提升燃燒質量，以做到對鍋爐的精準調控。因為變頻所改變的是電壓以及頻率，而且屬于無極調速的一種技術手段，其可以顯著的增加用電裝置服役期限，確保裝置可以更加平穩(wěn)的運行，具有十分優(yōu)良的節(jié)能性。不過，在變頻器的具體應用過程中，也會存在一定的問題。其中，最為主要的問題便是存在高次諧波的干擾問題。在此，對高次諧波干擾所帶來的危害加以探討，并提出解決高次諧波干擾的具體方法。而和通常我們所常見的無線電電磁干擾基本一致，由變頻裝置而形成的一些高次諧波，再經由一定的傳導、電磁的輻射以及耦合等不同的方式，會對電源或者是鄰近的一些用電裝置造成一定的諧波污染。所謂傳導指的是高次諧波依據(jù)電路中不同的阻抗而分別流入至電源之中以及并聯(lián)在電路中的負載之中，從而會對電路中并聯(lián)的一些電器裝置造成一定的干擾。而耦合則指的是高次諧波進行傳導時，和變頻裝置的輸出線處于同一方向而敷設的一些導線，同時也會形成一定的電磁耦合現(xiàn)象，并產生一定的感應干擾。而所謂電磁輻射指的是變頻裝置在輸出位置所產生的高次諧波，同樣也會存在一定的輻射，而這些輻射也會對相鄰的一些無線裝置以及電氣裝置等形成一定的干擾。

1 高次諧波干擾的危害

通常高次諧波所產生的危害主要有下列幾種表現(xiàn)：

1)變壓器電流以及電壓。諧波會使得變壓器裝置的銅損耗以及鐵損耗有所增加，會導致變壓器裝置的溫度有所升高，從而使變壓器裝置的絕緣性能降低，使變壓器裝置的容量富裕度有所降低。同時，諧波也會形成一定的共振和噪聲。

2)感應電動機。電流以及電壓諧波也會使得電動機裝置的銅損耗以及鐵損耗有所增加，同樣會導致電動機裝置的溫度有所升高。另外，諧波電流對于電動機的轉矩也能產生一定的影響，會形成一定的振動力矩，導致電動機裝置出現(xiàn)周期性的變速問題，從而直接影響到電動機裝置的輸出效率，也會導致電動機裝置產生一定的噪聲。

3)電力電容器。若是出現(xiàn)一定的高次諧波，因為高次諧波具有較大的頻率，會使電容器自身的阻抗在瞬時出現(xiàn)降低現(xiàn)象，此時會導致大量的電流涌入到電容器之中，從而引起電容器的溫度急劇上升，嚴重時可能會對電容器造成較大的破壞，也有可能會導致共振現(xiàn)象的出現(xiàn)，并形成一定的振動以及噪聲。

4)開關設備。因為有諧波電流的存在，會導致開關設備開啟的過程之中形成非常大的電流變化，導致暫態(tài)恢復峰值的電壓出現(xiàn)較大的增加，引起開關設備絕緣層的損壞，同時也可能導致開關發(fā)生跳脫問題，出現(xiàn)誤動作。

5)保護電器。在電流之中存在的諧波，會形成額外的轉矩，使得電器的動作特性得以改變，從而引發(fā)誤動作，有可能會使保護電器的操作特性得以改變，或是引起線圈的損壞。

6)計量儀表。在諧波的作用之下，對計量儀表之中的感應盤會造成一定的影響，使之出現(xiàn)額外的轉矩，從而使誤差出現(xiàn)，影響到儀表的精度，嚴重時可能會使線圈被燒毀。

7)電力電子設備。電力電子設備一般會依靠精確的電源零交叉的原理，或者是電壓的波形形態(tài)進行相關的操作以及調控。如果電壓之中存在一定的諧波，會使零交叉位置發(fā)生移動，使得波形出現(xiàn)一定的改變，從而會產生較大的誤動作。另外，高次諧波也將對電腦、電視以及音響等設備造成一定的干擾，會導致通訊的中斷或者是出現(xiàn)雜信號，有可能會使設備出現(xiàn)一定的誤動作。并且，也會對照明設備帶來不利的影響。

2 高次諧波干擾的解決方法

在此，對供熱工程應用量非常大的交直交間接式變頻裝置作為實例加以分析與討論。通常，變頻裝置包含有整流裝置、逆變裝置、中間電路以及控制電路等四個不同的組成部分。這些部分之中，整流裝置是由二極管或者是晶體管組合而成，其和交流電源是直接連在一起的，所具有的作用是把交流電源發(fā)出的交流電壓轉換為脈動式的直流電壓。而中間電路則是起到對整流裝置與逆變裝置的連接作用，其能夠確保脈動式的直流電壓更加的穩(wěn)定以及平滑，更好的供給于逆變裝置。同時，再經由逆變裝置和電動機最終實現(xiàn)能量的轉換。逆變裝置和負載相連接，其通過6個半導體開關而構成了三相橋式的逆變電路，對于主開關執(zhí)行啟動與斷開，進行有規(guī)律性的控制，由此而得具有不同頻率電壓的三相交流電?？刂苹芈穭t是和整流裝置、中間回路以及逆變裝置之間完成相關信息的交換與傳輸，同時通過信號實現(xiàn)對逆變裝置開關的操作。

通過以上分析能夠得出，變頻技術進行無級調控的過程，其實是把交流電源加以整流與逆變的技術。因為在裝置的內部，大部分是使用的一些非線性元件。因此，定會出現(xiàn)非常多的高次諧波，如此便會給電力系統(tǒng)帶來較為嚴重的危害。

1)能夠讓電機裝置、變壓裝置等一些電氣裝置之中的損耗增加，同時使裝置中的電流增大，導致裝置出現(xiàn)過熱問題，使得一些絕緣層更加快速的老化，甚至無法使用。

2)會導致用電裝置所具有的電感以及電力系統(tǒng)所具有的電容出現(xiàn)諧振問題。

3)導致相位控制裝置由于受到信號的干擾而無法正常的進行工作。

4)導致個別的繼電保護裝置發(fā)生誤操作或者是拒操作問題。

在高次諧波的傳播過程中，一般是通過以下方式進行：

1)會以電磁波形式而在空氣中形成一定的輻射。

2)會經由電源網絡中的線路進行傳播。

3)經由線路之間感應進行傳播。

就高次諧波的傳播方式不同，能夠有針對性的探討一些解決的方法。

1)針對高次諧波的輻射傳播方式所形成的一定干擾信號，通?？梢约釉O無線電抗干擾濾波裝置，對高次諧波加以屏蔽。

2)針對高次諧波通過線路進行傳播的問題，可以提高線路所具有的阻抗，使得在干擾頻率范圍內受到的干擾有所降低。能夠通過加設內置的直流電抗裝置的方法，也可以在高頻裝置的輸入位置處加設上相應的交流電抗裝置，從而有效的減小高次諧波的干擾。

3)針對高次諧波的感應方式而傳播干擾信號的情況，可以采用科學的布設電線或是加設上良好的屏蔽裝置，對高次諧波的干擾加以削弱。第一，對于強電的控制線以及弱電的控制線，要采取分開的方式進行埋敷。而且，兩條線路之間的間隔應當大于200 mm。同時，將兩條線路分別安裝在兩個不同的線槽之中。第二，對于強電控制線以及弱電控制線都要使用具有屏蔽功能的電纜。另外，要更好的對高次諧波進行屏蔽處理，應當在變頻裝置到電機裝置的兩側位置，把相應的屏蔽進行接地處理。

3 結語

我們應當全面的了解高次諧波危害產生的原因以及傳播的方式，才可以采用有效的解決方法，對高次諧波加以控制，以確保變頻裝置的功能可以不受影響。

[1] 王栩生,王耿芳.中壓變頻裝置高次諧波并聯(lián)諧振問題研究及解決[J].電氣傳動,2015(1):3-5,13.

[2] 朱何榮，王 敏，孫頌林,等.高次諧波對測控裝置測量影響解決方案設計與實現(xiàn)[J].電氣技術，2016(12):53-58.

[3] 錢怡夢，朱建寧.并聯(lián)電容器組抑制高次諧波放大的原理及措施[J].低碳世界，2015(33)：77-78.

The solution of higher harmonic interference of frequency conversion speed regulation of heating system

Li Ming

(SecondHeatingBranch,TaiyuanHeatingPowerCompany,Taiyuan030001,China)

This paper analyzed the harm of higher harmonic interference, discussed the existing interference problems of higher harmonic to transformer current and voltage, induction motor, power capacitor, switching equipment, protection appliances etc., and according to the different diffusion modes of higher harmonic, put forward the solving method of higher harmonic interference.

heating system, frequency conversion speed regulation, higher harmonic, interference signal

1009-6825(2017)15-0101-02

2017-03-18

李 明(1982- ),男，工程師

TU833.1

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