廣播電視工程中無功補償與諧波治理分析

秦 碩

(吉林省廣播電視技術中心臺，長春 130000)

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廣播電視工程中無功補償與諧波治理分析

秦 碩

(吉林省廣播電視技術中心臺，長春 130000)

廣播電視工程中大量大功率電氣設備的使用，產生了嚴重的諧波問題，嚴重影響了電力系統的可靠性和安全性，甚至會導致嚴重的安全事故。隨著國際上對諧波危害的廣泛關注，各國也出臺相關規范和標準，要求企業落實諧波治理工作。針對廣播電視工程中的無功補償和諧波治理問題進行分析，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；無功補償；諧波；治理

1 廣播電視工程諧波的產生和危害

1.1 諧波的產生

廣播電視工程諧波產生的原因主要是非線性負載量過大。當電流流經負載時，與電壓不構成線性關系，產生非正弦形式的電流。并且，在電力的生產和傳輸過程中，也會產生諧波，電力系統發電操作中，會對發電機結構和線路連接進行處理，確保機器和線路的安全運作。在完成發電及結構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生發電機電壓。除此之外，電路的開關電源、設備內部的鐵芯電力裝置、依靠電弧運行的電力設備，也會產生諧波。

1.2 諧波的危害

諧波不僅會增加電氣設備熱能損耗，降低功率和效率，加速設備老化和增加能耗，還容易導致電容的燒毀和爆炸，引發安全事故。隨著各種電力電子裝置的廣泛應用，諧波的危害也受到越來越多的關注和重視。國際上召開了多次關于諧波問題的學術會議，很多國家也相繼提出用電設備諧波標準，制定了限制電力系統諧波規定。

2 廣播電視工程中的無功補償裝置

2.1 廣播電視工程用電特點

廣播電視工程由于使用大量的電子信息設備進行廣播電視的制作、傳輸、發射和播出，因此用電負荷較高。同時對電能的質量和電網的安全要求嚴格，隨著廣播電視工程的發展，對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，導致諧波電流量的大量增加。

2.2 無功補償的作用

無功補償的作用主要體現在以下幾個方面：第一，可以提高供電系統及負載的功率因數，降低設備的容量，同時減少功率的損耗。第二，能夠提高供電質量，如在長距離的輸電線中，選擇合適的地點，設置動態無功補償裝置，可以大大改善輸電系統的穩定性，提高了輸電能力。第三，還可以平衡有功和無功負載。因此，無功補償對解決廣播電視工程的用電需求至關重要。

2.3 目前無功補償裝置的缺陷

目前廣播電視工程主要采用電容補償的方法提高功率因數，確保使用功率因數符合電網要求，因此會出現諧波嚴重超標的情況。但是這種電容補償也具有一些缺陷，例如，電容補償時產生的諧波電流會導致電容器電流的有效值變大，容易產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，導致電容器損壞。除此之外，還可能導致系統與使用的電容器發生諧振，放大了諧波，不但會損壞電容器本身，還會嚴重影響其他用電設備，甚至導致系統崩潰。由此可見，目前廣播電視工程使用的無功補償裝置還需要改進，抑制諧波產生的不利影響。

2.4 適用的無功補償裝置

TAPE是一種新的無功補償裝置，主要由TSC系列可控硅無功功率補償器與有源濾波裝置構成，綜合了動態無功補償和有源濾波功能。與傳統無功補償裝置相比，TAPE可以過濾并消除系統各次諧波，并且自動跟蹤補償的變化，不但可以補償系統無功功率，還能夠有效抑制諧波電流和無功電流，改善供電質量，提高供電穩定性，滿足供電系統對無功諧波的要求。

TAPE核心分主電路，采用雙閉路跟蹤控制技術，能夠實現對回路的控制，對電流中的諧波分量進行實時檢測，能夠有效補償電流，具有較好的濾波效率。同時，TAPE能夠對負荷進行動態跟蹤濾波，并快速做出反應，對諧波畸變率進行動態改善，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、動態補償等優勢。在采用可控硅控制電容器時，TAPE補償能夠實現無沖擊、無觸點、無過渡的投切，并且電容器在投切的過程中，無電弧重燃現象和涌流沖擊，能夠降低維護成本，延長使用壽命。

3 無功補償與諧波治理

3.1 選擇適合的補償方案

無功補償分為隨機就地補償和跟蹤補償兩種。隨機就地補償主要是一些因數較低的電器，如金鹵燈等，與補償電容器、觸發器、鎮流器裝在一個控制盒內，形成一個有機的整體，在功率因數大于0.9時，才可以使用。通常廣播電視工程系統中無功功率占總裝機容量30%左右，工程規模越大，無功補償也越大，呈現正相關的關系。無功補償的另一種方案是跟蹤補償，是將低壓電容器組并聯在0.4kV的母線上，通過分組投切的方式進行補償，達到國家要求的因數標準。

3.2 使用濾波裝置治理諧波

根據廣播電視工程用電需求，既要考慮到無功補償，又要考慮到諧波治理問題，平衡二者關系是很多廣播電視工程技術維護工程師力爭實現的目標。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，還可進行無功補償，具有很強的靈活性和實用性。

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、電容和電阻設備構成。將電感器和電容電阻進行組合設計，達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備串聯，可以實現更好的過濾效果。

無源濾波器充分考慮了廣播電視工程經常因停電無法開展工作的特征，通過在電力系統電源開關增加UPS，在變頻系統的變頻空調中使用無源濾波器，能夠實現很多補償濾波效果。同時，由于廣播電視工程使用大功率脈階調制、變頻器、計算機設備和整流開關設備，產生大量諧波，嚴重影響了電力系統的穩定性和可靠性。因此，可以將無源濾波器并聯安裝在關鍵設備的各個母線上，運用分段治理的方式進行諧波治理，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建而成，通過將流通的電流導入電路網絡中，能夠對負載產生的諧波起到重要濾除作用，同時還可以抵消電流。但是這種濾波方案也有一定的弊端，由于發射機房的輔助供電方式主要是兩路380V供電，電波波動在-10%～10%，電磁波會對電源線造成干擾。因此，為了確保低壓下電力系統能夠正常運行，可以使用電力電子變流器對系統進行有效的控制，充分利用電力電子變流器的快速響應和可控性高的特點，實現對濾波的跟蹤和處理。

有源濾波器通常適用于諧波嚴重的情況，在諧波源與電力系統之間串聯一個變壓器的原邊，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，隔離諧波電流，通過無功補償裝置中的電抗器和電容器串聯的支持路，實現諧波濾除。

目前國內外重點發展方向為采用大功率電器注入有源濾波器進行諧波治理。但無論是有源濾波器還是無源濾波器，都有各自的優勢和不足，在選擇使用時，應綜合單位的實際情況，采用適合的補償、濾波裝置。

4 結語

隨著廣播電視工程的不斷發展，無功補償和諧波治理成為廣播電視行業面臨的一個重要難題。需要更多的技術工程師在已有方案的基礎上，不斷探索和改進，解決諧波問題，提高供電系統的穩定性和安全性，為廣播電視行業的健康發展提供技術保障。

[1] 梁艷紅．廣播電視工程中無功補償與諧波治理的技術研究[J]．現代工業經濟和信息化，2016，(05)：165-166.

[2] 林慶洪．廣播電視工程中無功補償與諧波治理研究[J]．中國高新技術企業，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，學士。

TM761.12

A

1674-8646(2016)20-0014-02