張家濱　王鑫　喬宏琦

摘 要：伴隨著我國(guó)港口建設(shè)工程的不斷加速，我國(guó)的港口管理以及運(yùn)行對(duì)于電氣設(shè)備的依賴程度也在不斷提升過(guò)程中。目前我國(guó)的港口都在廣泛應(yīng)用電氣設(shè)備。雖然電氣設(shè)備在港口的應(yīng)用過(guò)程中起到了非常好的使用效果，并且實(shí)現(xiàn)了港口的電氣自動(dòng)化，但是在實(shí)際的電氣設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中還是存在著一定的問(wèn)題，諧波的問(wèn)題就是一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題。文章主要針對(duì)諧波對(duì)于港口電氣設(shè)備的主要影響進(jìn)行詳細(xì)的闡述以及分析，希望通過(guò)文章的闡述以及分析能夠有效提升我國(guó)電氣設(shè)備在港口的應(yīng)用效率，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備作用的最大化，同時(shí)也為我國(guó)港口建設(shè)的不斷推進(jìn)以及發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：諧波；電氣設(shè)備；電力系統(tǒng)；港口；概念

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）04-0185-02

Abstract： With the continuous acceleration of port construction in China， the port management and operation of our country rely on electrical equipment in the process of continuous upgrading. At present， the ports in our country are widely used in electrical equipment. Although the electrical equipment has played a very good use effect in the application process of the port， and has realized the electric automation of the port， but in the actual electrical equipment application process there are still problems， one of the most serious problems is the problem of the harmonic wave. This article mainly aims at the influence of the harmonic wave on the port electrical equipment， carries on detailed elaboration and analysis， hoping that through the article's elaboration and analysis it can effectively enhance our country electrical equipment in the port application efficiency， maximize the role of electrical equipment， and contribute to the continuous promotion and development of port construction in China.

Keywords： harmonic wave； electrical equipment； power system； port； concept

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的今天，我國(guó)的港口建設(shè)也在不斷加快步伐當(dāng)中，港口建設(shè)對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了非常好的推動(dòng)作用。在通常情況下，我國(guó)的港口在應(yīng)用電氣設(shè)備的過(guò)程中都會(huì)選擇大范圍的使用硅整流電氣設(shè)備以及可控硅變流電氣設(shè)備，但是在港口堆場(chǎng)中使用的電氣照明設(shè)備主要的光源為點(diǎn)光源，屬于放電類的光源設(shè)備之一。港口堆場(chǎng)中的放電類電氣設(shè)備在使用的過(guò)程中，會(huì)由于一定的外在負(fù)載的影響下，產(chǎn)生一定的諧波，這種產(chǎn)生的諧波通常為不同層次的電氣諧波。諧波的出現(xiàn)對(duì)導(dǎo)致港口堆場(chǎng)中的電氣設(shè)備出現(xiàn)一定的影響，并且產(chǎn)生一定的問(wèn)題，例如諧波會(huì)對(duì)電氣設(shè)備中的發(fā)動(dòng)機(jī)造成發(fā)熱的狀況，或者是諧波會(huì)影響港口電氣變壓器出現(xiàn)跳閘的問(wèn)題，諧波對(duì)于港口電氣設(shè)備的影響嚴(yán)重的情況會(huì)造成港口出現(xiàn)火災(zāi)隱患，因此諧波的存在會(huì)大大降低港口電氣設(shè)備的使用效率，極大程度上抑制了電氣設(shè)備發(fā)揮出最大作用，同時(shí)諧波的出現(xiàn)還會(huì)造成非常嚴(yán)重的人身安全隱患。一旦諧波的存在對(duì)港口的電氣設(shè)備造成了嚴(yán)重的影響，就會(huì)讓港口建設(shè)過(guò)程中對(duì)于電氣設(shè)備的投入力度不斷加大，無(wú)形中加大了港口的建設(shè)成本。目前在我國(guó)的港口電氣設(shè)備使用的過(guò)程中諧波的存在已經(jīng)逐漸變成了一項(xiàng)必須解決和處理的工作之一。諧波的存在不僅僅能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備造成應(yīng)用質(zhì)量下降的問(wèn)題，同時(shí)也會(huì)對(duì)港口的正常運(yùn)行造成很大的困擾，下面進(jìn)行詳細(xì)的闡述以及分析。

1 在港口電氣設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中諧波的主要含義

在上世紀(jì)的二十年代初，在港口電氣設(shè)備應(yīng)用的過(guò)程中，人們對(duì)于諧波的相關(guān)問(wèn)題就有了非常充分的了解和認(rèn)識(shí)。從電氣的角度來(lái)分析，諧波就是在港口電氣設(shè)備對(duì)于電量的不斷周期性的往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，對(duì)于非正弦用電量采取的一種分解狀態(tài)，這種分解我們稱之為傅里葉技術(shù)電量分解。在分解過(guò)程中產(chǎn)生的頻率一般情況下都大于基波的固有頻率的電氣電流應(yīng)用而產(chǎn)生的電量。從電力角度來(lái)分析，諧波就是指在不同的情況下產(chǎn)生的不同于單一頻率交流電的各種成分。從廣義的角度來(lái)分析，諧波還可以分為三種形式的諧波，首先是簡(jiǎn)諧波，其次是次諧波，最后是分?jǐn)?shù)諧波等等。除了上述的諧波分類，在目前的科學(xué)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中我們還有很多形式 的諧波被發(fā)現(xiàn)。

2 在港口電氣設(shè)備應(yīng)用的過(guò)程中諧波產(chǎn)生的主要因素

根據(jù)上文提及的諧波的具體概念我們可以得出，諧波的存在實(shí)際上是一種電力非線性的電力負(fù)載。在港口電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中受到這種電力負(fù)載的影響會(huì)讓基波的電流出現(xiàn)畸變，這樣就產(chǎn)生的電力諧波。在港口電氣設(shè)備實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，諧波產(chǎn)生的主要因素大致有三個(gè)，首先是電氣系統(tǒng)中的變壓器在正常使用的過(guò)程中能夠產(chǎn)生諧波，其次是港口電氣中的充電光源在實(shí)際使用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波，最后是港口電氣系統(tǒng)中的整流設(shè)備在使用的過(guò)程中能夠產(chǎn)生諧波。上述的三種產(chǎn)生諧波的方式是目前港口電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中最為常見的，下面針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的闡述以及研究分析。endprint

2.1 港口電氣設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中，變壓器使用中存在的諧波

在港口電氣設(shè)備應(yīng)用的規(guī)程中，變壓器是一個(gè)非常重要的電氣元件。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中變壓器設(shè)備內(nèi)部的鐵芯會(huì)呈現(xiàn)出一種磁化的電力曲線，同時(shí)以一種飽滿的狀態(tài)呈現(xiàn)出來(lái)。很多時(shí)候在港口變壓器使用的過(guò)程中，為了追求經(jīng)濟(jì)利益的最大化，我們?cè)趯?shí)際的應(yīng)用過(guò)程中就會(huì)選擇上述的鐵芯磁化電力曲線來(lái)作為運(yùn)行過(guò)程中的使用曲線，但是需要注意的一點(diǎn)是在這種情況下，變壓器內(nèi)部產(chǎn)生的磁化電流會(huì)出現(xiàn)有一種頂尖波形，這種頂尖波形就是我國(guó)電氣上常說(shuō)的奇次諧波。港口變壓器產(chǎn)生的奇次諧波主要同變壓器的三種因素有關(guān)，首先是變壓器內(nèi)部的磁路具體結(jié)構(gòu)，其次是變壓器內(nèi)部的鐵芯實(shí)際飽和狀態(tài)，最后是變壓器內(nèi)部的鐵芯的大小。根據(jù)上述三種不同因素的變化，變壓器內(nèi)部產(chǎn)生的諧波也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。

2.2 港口電氣設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中，充電光源應(yīng)用中存在的諧波

在港口電氣設(shè)備中，照明設(shè)備是非常常見的一種電氣設(shè)備，通常情況下我們的港口在運(yùn)行的過(guò)程中都會(huì)選擇氣體放點(diǎn)形式的充電光源作為電氣設(shè)備的照明光源，但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中充電光源在穩(wěn)定性以及持續(xù)性上并沒有太大的優(yōu)勢(shì)，是一種非常不穩(wěn)定的電源供應(yīng)，這主要是由于充電光源中的光源是一種非線性的光源，這樣就決定了其不穩(wěn)定性。為了有效克服這樣的問(wèn)題，港口企業(yè)在照明系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中為了有效降低伏安特性的負(fù)性，同創(chuàng)采用的電感連接方式為串聯(lián)形式，除了電感的連接形式為串聯(lián)，電阻的連接形式通常也為串聯(lián)的形式。這種串聯(lián)的形式我們稱之為鎮(zhèn)流器。由于在港口照明設(shè)備使用的過(guò)程中，需求量特別大，因此充電光源的數(shù)量也非常大，這樣就會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的光源非線性曲線問(wèn)題，這種情況就會(huì)導(dǎo)致諧波的出現(xiàn)，根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，這種情況下的諧波通常會(huì)占到應(yīng)用基波的百分之二十甚至以上。大量的諧波的存在會(huì)對(duì)港口照明系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成很大的干擾。

2.3 港口電氣設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中，整流設(shè)備應(yīng)用中存在的諧波

在港口電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，電路中通常會(huì)存在電感，電阻以及電容。在通常情況下，電氣設(shè)備中的流動(dòng)電流同電氣設(shè)備中被施加的實(shí)際電壓是一種正比的關(guān)系。如果在實(shí)際的電氣設(shè)備應(yīng)用的過(guò)程中施加的電壓為正弦電壓，那么電氣設(shè)備中產(chǎn)生的運(yùn)行電流也是正弦電流的情況下，這種情況就不會(huì)存在諧波的產(chǎn)生。但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，電壓同電流會(huì)呈現(xiàn)出一種非線性負(fù)荷，這種情況下，施加的電壓同運(yùn)行流動(dòng)的電流就不是一種正弦的狀態(tài)，這種狀態(tài)下就會(huì)導(dǎo)致諧波的出現(xiàn)。在港口電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，整流電氣設(shè)備主要包含了兩種，首先是鎮(zhèn)流器，其次是逆變器。整流器的作用是能夠?qū)㈦姎庠O(shè)備中的交流電有效的轉(zhuǎn)化為直流電，逆變器恰好相反，逆變器能夠?qū)㈦姎庠O(shè)備中的直流電有效的轉(zhuǎn)化成為交流電。但是需要注意的一點(diǎn)是在電流轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，除了會(huì)呈現(xiàn)出正弦波形之外，還會(huì)出現(xiàn)高次負(fù)弦波。高次負(fù)弦波就是一種諧波形式的存在，這種諧波的存在對(duì)于整個(gè)港口電氣設(shè)備會(huì)造成電力污染，極大程度上降低了電氣設(shè)備的運(yùn)行效果。

3 在港口電氣設(shè)備應(yīng)用的過(guò)程中諧波的存在造成的具體影響

首先，在港口電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，諧波的產(chǎn)生能夠在很大程度上對(duì)電氣線路中的輸電線造成運(yùn)行穩(wěn)定性方面的影響。其次，在港口電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，諧波的產(chǎn)生能夠?qū)Ω劭陔姎庀到y(tǒng)中的變壓器造成性能方面的影響。再次，在港口電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，諧波的產(chǎn)生能夠?qū)Ω劭诘碾姎庠O(shè)備中的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率以及運(yùn)行穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的影響。第四，在港口電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，諧波的產(chǎn)生能夠與對(duì)整個(gè)港口供電以及輸電系統(tǒng)造成可靠性以及安全性等方面的影響。最后，在港口電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，諧波的產(chǎn)生能夠?qū)Ω劭谡麄€(gè)電力設(shè)備系統(tǒng)的安全持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)造成嚴(yán)重的影響。

4 在港口電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，有效防止諧波產(chǎn)生的具體措施

從上述諧波對(duì)港口電氣設(shè)備中所造成的情況分析，諧波的存在嚴(yán)重威脅著港口電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，面對(duì)這種情況為了減少諧波所造成的危害，對(duì)于諧波的防治就要從管理和技術(shù)兩個(gè)層面來(lái)進(jìn)行防止。

4.1 在港口電氣設(shè)備運(yùn)行應(yīng)用的過(guò)程中，我們要對(duì)港口電氣設(shè)備不斷強(qiáng)化管理，針對(duì)管理的規(guī)章以及力度進(jìn)行完善和強(qiáng)化

在對(duì)電氣設(shè)備管理執(zhí)行的力度上，港口中的管理人員要根據(jù)我國(guó)與1993年頒發(fā)的GB/T14549《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》中的規(guī)定，對(duì)需要連接注入的諧波允許值的用戶，要讓其在安裝的過(guò)程中必須安裝電力諧波濾波器來(lái)限制用戶在注入中所公用的電網(wǎng)諧波。

4.2 在港口電氣設(shè)備運(yùn)行應(yīng)用的過(guò)程中，我們要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備的技術(shù)實(shí)施手段以及力度進(jìn)行強(qiáng)化，要保障電氣設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中最大限度降低諧波的產(chǎn)生

在供電系統(tǒng)中，諧波的產(chǎn)生是無(wú)法避免的，這就需要對(duì)其進(jìn)技術(shù)上的改造，同時(shí)加大供電系統(tǒng)中短路和供電設(shè)備的容量，來(lái)提高電壓的等級(jí)，將這三相的負(fù)載保持在一個(gè)平衡的狀態(tài)中，這對(duì)于提高整個(gè)港口電氣設(shè)備抵抗諧波的能力和維持港口電氣設(shè)備的穩(wěn)定是非常重要的。除了上述的兩種措施之外，為了有效降低或者阻止港口電氣設(shè)備中諧波的產(chǎn)生，我們要在電氣設(shè)備設(shè)計(jì)的過(guò)程中加入防諧波問(wèn)題的相應(yīng)設(shè)計(jì)要求。

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