秦 碩

(吉林省廣播電視技術(shù)中心臺(tái)，長春 130000)

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廣播電視工程中無功補(bǔ)償與諧波治理分析

秦 碩

(吉林省廣播電視技術(shù)中心臺(tái)，長春 130000)

廣播電視工程中大量大功率電氣設(shè)備的使用，產(chǎn)生了嚴(yán)重的諧波問題，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的可靠性和安全性，甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。隨著國際上對(duì)諧波危害的廣泛關(guān)注，各國也出臺(tái)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，要求企業(yè)落實(shí)諧波治理工作。針對(duì)廣播電視工程中的無功補(bǔ)償和諧波治理問題進(jìn)行分析，為廣播電視工程諧波治理工作的開展提供一些參考。

廣播電視工程；無功補(bǔ)償；諧波；治理

1 廣播電視工程諧波的產(chǎn)生和危害

1.1 諧波的產(chǎn)生

廣播電視工程諧波產(chǎn)生的原因主要是非線性負(fù)載量過大。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí)，與電壓不構(gòu)成線性關(guān)系，產(chǎn)生非正弦形式的電流。并且，在電力的生產(chǎn)和傳輸過程中，也會(huì)產(chǎn)生諧波，電力系統(tǒng)發(fā)電操作中，會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)和線路連接進(jìn)行處理，確保機(jī)器和線路的安全運(yùn)作。在完成發(fā)電及結(jié)構(gòu)和線路連接的處理后，在供給基波頻率的正弦波形過程中產(chǎn)生發(fā)電機(jī)電壓。除此之外，電路的開關(guān)電源、設(shè)備內(nèi)部的鐵芯電力裝置、依靠電弧運(yùn)行的電力設(shè)備，也會(huì)產(chǎn)生諧波。

1.2 諧波的危害

諧波不僅會(huì)增加電氣設(shè)備熱能損耗，降低功率和效率，加速設(shè)備老化和增加能耗，還容易導(dǎo)致電容的燒毀和爆炸，引發(fā)安全事故。隨著各種電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，諧波的危害也受到越來越多的關(guān)注和重視。國際上召開了多次關(guān)于諧波問題的學(xué)術(shù)會(huì)議，很多國家也相繼提出用電設(shè)備諧波標(biāo)準(zhǔn)，制定了限制電力系統(tǒng)諧波規(guī)定。

2 廣播電視工程中的無功補(bǔ)償裝置

2.1 廣播電視工程用電特點(diǎn)

廣播電視工程由于使用大量的電子信息設(shè)備進(jìn)行廣播電視的制作、傳輸、發(fā)射和播出，因此用電負(fù)荷較高。同時(shí)對(duì)電能的質(zhì)量和電網(wǎng)的安全要求嚴(yán)格，隨著廣播電視工程的發(fā)展，對(duì)用電的可靠性不斷提出了更高的要求。在這種壓力下，USP電源被大量使用，導(dǎo)致諧波電流量的大量增加。

2.2 無功補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>

無功補(bǔ)償?shù)淖饔弥饕w現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，可以提高供電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)，降低設(shè)備的容量，同時(shí)減少功率的損耗。第二，能夠提高供電質(zhì)量，如在長距離的輸電線中，選擇合適的地點(diǎn)，設(shè)置動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，可以大大改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高了輸電能力。第三，還可以平衡有功和無功負(fù)載。因此，無功補(bǔ)償對(duì)解決廣播電視工程的用電需求至關(guān)重要。

2.3 目前無功補(bǔ)償裝置的缺陷

目前廣播電視工程主要采用電容補(bǔ)償?shù)姆椒ㄌ岣吖β室驍?shù)，確保使用功率因數(shù)符合電網(wǎng)要求，因此會(huì)出現(xiàn)諧波嚴(yán)重超標(biāo)的情況。但是這種電容補(bǔ)償也具有一些缺陷，例如，電容補(bǔ)償時(shí)產(chǎn)生的諧波電流會(huì)導(dǎo)致電容器電流的有效值變大，容易產(chǎn)生由于溫度過高燒毀電容器的情況；諧波電壓也增大了電容器的電壓峰值，導(dǎo)致電容器損壞。除此之外，還可能導(dǎo)致系統(tǒng)與使用的電容器發(fā)生諧振，放大了諧波，不但會(huì)損壞電容器本身，還會(huì)嚴(yán)重影響其他用電設(shè)備，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。由此可見，目前廣播電視工程使用的無功補(bǔ)償裝置還需要改進(jìn)，抑制諧波產(chǎn)生的不利影響。

2.4 適用的無功補(bǔ)償裝置

TAPE是一種新的無功補(bǔ)償裝置，主要由TSC系列可控硅無功功率補(bǔ)償器與有源濾波裝置構(gòu)成，綜合了動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償和有源濾波功能。與傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置相比，TAPE可以過濾并消除系統(tǒng)各次諧波，并且自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)淖兓?，不但可以補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率，還能夠有效抑制諧波電流和無功電流，改善供電質(zhì)量，提高供電穩(wěn)定性，滿足供電系統(tǒng)對(duì)無功諧波的要求。

TAPE核心分主電路，采用雙閉路跟蹤控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)回路的控制，對(duì)電流中的諧波分量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，能夠有效補(bǔ)償電流，具有較好的濾波效率。同時(shí)，TAPE能夠?qū)ω?fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤濾波，并快速做出反應(yīng)，對(duì)諧波畸變率進(jìn)行動(dòng)態(tài)改善，是一種有效的諧波治理方法。此外，TAPE還具有操作簡便、控制精準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)葍?yōu)勢。在采用可控硅控制電容器時(shí)，TAPE補(bǔ)償能夠?qū)崿F(xiàn)無沖擊、無觸點(diǎn)、無過渡的投切，并且電容器在投切的過程中，無電弧重燃現(xiàn)象和涌流沖擊，能夠降低維護(hù)成本，延長使用壽命。

3 無功補(bǔ)償與諧波治理

3.1 選擇適合的補(bǔ)償方案

無功補(bǔ)償分為隨機(jī)就地補(bǔ)償和跟蹤補(bǔ)償兩種。隨機(jī)就地補(bǔ)償主要是一些因數(shù)較低的電器，如金鹵燈等，與補(bǔ)償電容器、觸發(fā)器、鎮(zhèn)流器裝在一個(gè)控制盒內(nèi)，形成一個(gè)有機(jī)的整體，在功率因數(shù)大于0.9時(shí)，才可以使用。通常廣播電視工程系統(tǒng)中無功功率占總裝機(jī)容量30%左右，工程規(guī)模越大，無功補(bǔ)償也越大，呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系。無功補(bǔ)償?shù)牧硪环N方案是跟蹤補(bǔ)償，是將低壓電容器組并聯(lián)在0.4kV的母線上，通過分組投切的方式進(jìn)行補(bǔ)償，達(dá)到國家要求的因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 使用濾波裝置治理諧波

根據(jù)廣播電視工程用電需求，既要考慮到無功補(bǔ)償，又要考慮到諧波治理問題，平衡二者關(guān)系是很多廣播電視工程技術(shù)維護(hù)工程師力爭實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。目前主要采用的諧波治理方案是安裝濾波器，不但能濾除諧波，還可進(jìn)行無功補(bǔ)償，具有很強(qiáng)的靈活性和實(shí)用性。

3.2.1 使用無源濾波器

無源濾波器又被稱為LC濾波器， 是一種濾波電路，主要由電感器、電容和電阻設(shè)備構(gòu)成。將電感器和電容電阻進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，達(dá)到濾除某一次或多次諧波的目的。如果將濾波器的電感和電容設(shè)備串聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)更好的過濾效果。

無源濾波器充分考慮了廣播電視工程經(jīng)常因停電無法開展工作的特征，通過在電力系統(tǒng)電源開關(guān)增加UPS，在變頻系統(tǒng)的變頻空調(diào)中使用無源濾波器，能夠?qū)崿F(xiàn)很多補(bǔ)償濾波效果。同時(shí)，由于廣播電視工程使用大功率脈階調(diào)制、變頻器、計(jì)算機(jī)設(shè)備和整流開關(guān)設(shè)備，產(chǎn)生大量諧波，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此，可以將無源濾波器并聯(lián)安裝在關(guān)鍵設(shè)備的各個(gè)母線上，運(yùn)用分段治理的方式進(jìn)行諧波治理，是一種更為方便、適用的諧波治理方案。

3.2.2 使用有源濾波器

有源濾波器主要由電力電子構(gòu)建而成，通過將流通的電流導(dǎo)入電路網(wǎng)絡(luò)中，能夠?qū)ω?fù)載產(chǎn)生的諧波起到重要濾除作用，同時(shí)還可以抵消電流。但是這種濾波方案也有一定的弊端，由于發(fā)射機(jī)房的輔助供電方式主要是兩路380V供電，電波波動(dòng)在-10%～10%，電磁波會(huì)對(duì)電源線造成干擾。因此，為了確保低壓下電力系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，可以使用電力電子變流器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制，充分利用電力電子變流器的快速響應(yīng)和可控性高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波的跟蹤和處理。

有源濾波器通常適用于諧波嚴(yán)重的情況，在諧波源與電力系統(tǒng)之間串聯(lián)一個(gè)變壓器的原邊，將有源濾波器接在輸出部分的副邊，使基波電流在流過變壓器原邊時(shí)，隔離諧波電流，通過無功補(bǔ)償裝置中的電抗器和電容器串聯(lián)的支持路，實(shí)現(xiàn)諧波濾除。

目前國內(nèi)外重點(diǎn)發(fā)展方向?yàn)椴捎么蠊β孰娖髯⑷胗性礊V波器進(jìn)行諧波治理。但無論是有源濾波器還是無源濾波器，都有各自的優(yōu)勢和不足，在選擇使用時(shí)，應(yīng)綜合單位的實(shí)際情況，采用適合的補(bǔ)償、濾波裝置。

4 結(jié)語

隨著廣播電視工程的不斷發(fā)展，無功補(bǔ)償和諧波治理成為廣播電視行業(yè)面臨的一個(gè)重要難題。需要更多的技術(shù)工程師在已有方案的基礎(chǔ)上，不斷探索和改進(jìn)，解決諧波問題，提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，為廣播電視行業(yè)的健康發(fā)展提供技術(shù)保障。

[1] 梁艷紅．廣播電視工程中無功補(bǔ)償與諧波治理的技術(shù)研究[J]．現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2016，(05)：165-166.

[2] 林慶洪．廣播電視工程中無功補(bǔ)償與諧波治理研究[J]．中國高新技術(shù)企業(yè)，2015，(08)：138-139.

Analysis of reactive compensation and harmonic control in radio and television engineering

QIN Shuo

(Jilin Radio and Television Technology Center, Changchun 130000, China)

The use of a large number of high-power electrical equipment in radio and television projects has caused serious harmonic problems, which seriously affects the reliability and safety of the power system and even leads to serious accidents. With the international attention on the harm of harmonics, various countries have also introduced relevant norms and standards on requiring enterprises to implement harmonic management. Reactive compensation and harmonic control in radio and television projects are analyzed in this paper, which has provided some reference for harmonic control of radio and television projects.

Radio and television engineering; Reactive compensation; Harmonic; Manage

2016-09-16

秦碩(1990-)，男，助理工程師，學(xué)士。

TM761.12

A

1674-8646(2016)20-0014-02