化工企業(yè)配電系統(tǒng)中諧波的治理措施研究

劉強 段瑞 劉鵬 張兆飛 馮鵬

摘 要：我國現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)處于高速發(fā)展的階段。化工企業(yè)配電系統(tǒng)中存在大量的非線性電力負(fù)荷，這種情況就導(dǎo)致了配電系統(tǒng)中被注入了諧波電流。一旦出現(xiàn)這種情況，電網(wǎng)損耗將有所增加，配電質(zhì)量被降低，從而化工企業(yè)的正常生產(chǎn)受到了不利影響。所以化工企業(yè)應(yīng)該重視配電系統(tǒng)中諧波的治理措施的研究。本文則闡述了化工企業(yè)配電系統(tǒng)中諧波的相關(guān)治理措施。

關(guān)鍵詞：化工企業(yè)；配電系統(tǒng)；諧波；治理措施

1 諧波的危害

無論在什么行業(yè)中，諧波引發(fā)的設(shè)備故障和事故都是十分嚴(yán)重的，這些事故嚴(yán)重影響了企業(yè)配電系統(tǒng)以及生產(chǎn)設(shè)施的正常運行。通過對化工企業(yè)配電系統(tǒng)的實際調(diào)查可以了解到，諧波對配電線路和電力設(shè)備的正常運行有明顯的影響。

目前，大部分的化工企業(yè)都采取電磁式繼電器或感應(yīng)式繼電器來保護廠區(qū)現(xiàn)有配電系統(tǒng)。但是諧波又會影響電磁式或感應(yīng)式繼電器的正常運行，往往會導(dǎo)致繼電器做出錯誤的動作并讓其保護功能失效，甚至?xí)?dǎo)致企業(yè)配電系統(tǒng)的癱瘓。

在化工企業(yè)配電系統(tǒng)中，一旦出現(xiàn)諧波，系統(tǒng)投入電容器的電壓就會明顯增強。當(dāng)電容器不能承載所投入的電壓時，電容器會出現(xiàn)持續(xù)發(fā)熱的問題，這個問題會導(dǎo)致電容器配件的老化。如果電容器將已經(jīng)發(fā)生畸變的電壓投入到企業(yè)的配電系統(tǒng)中，則諧波產(chǎn)生的情況會加劇。從而出現(xiàn)一個惡性循環(huán)。諧波的產(chǎn)生和存在會導(dǎo)致配電系統(tǒng)中變壓器銅和鐵的使用壽命降低，也會帶來更高的電阻損耗，直接結(jié)果就是變壓器實際容量降低，減弱了變壓器的變壓能力。當(dāng)然，諧波還會給配電系統(tǒng)帶來其他的不利影響，在此就不進行贅述。

2 化工企業(yè)配電系統(tǒng)中諧波的治理措施

通過以上對諧波危害的介紹與分析，相信大家可以深刻了解到諧波對化工企業(yè)配電系統(tǒng)的不利影響，也能充分意識到采取諧波治理措施的重要性。本節(jié)則對目前化工企業(yè)配電系統(tǒng)中治理諧波較好的措施進行了簡單的介紹與探討。

2.1 優(yōu)化整流裝置

優(yōu)化整流裝置對于化工企業(yè)配電系統(tǒng)來說是最行之有效的措施。化工企業(yè)也可以針對企業(yè)實際情況對整流裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行改造或改進，從而達到提升其控制精度并減少配電系統(tǒng)中諧波電流的目的。企業(yè)可以從以下兩個角度來進行整流裝置的改造與完善：

（1）通過改變換流器相數(shù)、減小觸發(fā)角的方式優(yōu)化整流裝置。一般從理論上來分析，整流器的交流內(nèi)測只會具有相數(shù)任何整數(shù)倍的特征諧波分量，其數(shù)值誤差可以控制在正負(fù)一次以內(nèi)。但這種方式只適用于三相負(fù)載完全平衡的情況下。

（2）通過改變整流變壓器的接線方式來治理配電系統(tǒng)中的諧波。化工企業(yè)配電系統(tǒng)的變壓器在一般情況下都是以三角形的形式連接在一起。所以我們可以選其中兩臺用星形的形式將其連接起來，從而讓變壓器具備十二脈波整流裝置的功能，并達到消除系統(tǒng)中諧波電流的目的。

2.2 安裝濾波設(shè)備

化工企業(yè)在了解配電系統(tǒng)中諧波主要存在的形式后，可以選用相應(yīng)的濾波設(shè)備。濾波設(shè)備的選擇由諧波的電流值等參數(shù)決定。在選用濾波設(shè)備的過程中，企業(yè)應(yīng)該在考慮以下下兩個因素后安裝濾波設(shè)備：

（1）安裝濾波設(shè)備的方式應(yīng)該經(jīng)過認(rèn)真選擇。化工企業(yè)可以根據(jù)配電系統(tǒng)的實際運營情況，對系統(tǒng)接線方式進行科學(xué)合理的改造。具體可以讓同屬于一根母線的兩個回路由原來的狀態(tài)改造為并行的工作連接狀態(tài)。改造完成后，濾波設(shè)備直接安裝在母線上就可以達到我們預(yù)期的諧波治理目的，這樣做也可以降低諧波治理的成本投入。

（2）企業(yè)應(yīng)該認(rèn)真考察整流裝置的諧波優(yōu)化效果。整流裝置在常規(guī)上所達到的治理效果能夠滿足實際需要，但在一些特殊條件下也有達不到需求的情況。如果優(yōu)化后的整流裝置仍然不能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)需求，那么就可以考慮在系統(tǒng)中繼續(xù)加裝濾波設(shè)備。但是企業(yè)也不能盲目地加裝濾波設(shè)備，在選擇安裝濾波設(shè)備之前，建議企業(yè)聘請專業(yè)的人員對企業(yè)配電系統(tǒng)進行分析與評估，并提出專業(yè)合理的濾波設(shè)備安裝方案。

2.3 降低濾波含量

降低配電系統(tǒng)中濾波的含量也是有效抑制濾波產(chǎn)生的措施之一。同時這也是一種較為積極的諧波治理措施，并且具有投資低的特點。企業(yè)可以采用多重化整流電路法或調(diào)整脈寬法來控制濾波的含量。控制PWM輸出波形的轉(zhuǎn)換來達到降級濾波含量的方法被叫做條恒脈寬法。這種方法實現(xiàn)四分之一波形相互對稱，從而達到控制諧波和基波幅值的目的。

3 總結(jié)

綜上所述，化工企業(yè)配電系統(tǒng)中的諧波會對企業(yè)的正常生產(chǎn)造成不可忽視的不利影響，所以積極采取相應(yīng)的治理措施對于保證化工企業(yè)的正常運轉(zhuǎn)與安全生產(chǎn)有著積極的意義。但是目前化工企業(yè)配電系統(tǒng)中諧波的治理控制措施仍然存在許多不足之處，希望各位同仁能不斷地探索，并提出更為有效的諧波控制措施來保證化工企業(yè)的正常運行。

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作者簡介：劉強（1986-），男，陜西神木人，大專，助理工程師，2009年參加工作，一直從事工廠供配電維護、檢修、運行方面工作，現(xiàn)任陜西北元化工集團化工分公司動力檢修分廠305電儀工段班長。