煙草行業(yè)的電能質(zhì)量及諧波治理

巫加大

摘要：本文探討了諧波的產(chǎn)生原理以及危害，并提出了諧波治理的方法。

[關(guān)鍵詞]變頻器 諧波治理 電能質(zhì)量

眾所周知，在衡量電能質(zhì)量的方面，諧波便是影響電能質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，也是監(jiān)察督促電能質(zhì)量的環(huán)節(jié)之一，簡(jiǎn)單來(lái)講，電能質(zhì)量的優(yōu)劣直接受諧波污染程度的影響。進(jìn)入電力電器時(shí)代后，變頻器在各個(gè)行業(yè)中被大量使用。雖然在一定程度上，變頻器的推出節(jié)約了能源的消耗，增強(qiáng)了企業(yè)在煙草生產(chǎn)過(guò)程中的效率，但是，變頻器的大量使用對(duì)供電電網(wǎng)形成了嚴(yán)重污染的諧波環(huán)境。因此，控制諧波成為當(dāng)前首當(dāng)其沖的任務(wù)。

1 諧波的產(chǎn)生原理以及危害

在企業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，為了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，往往會(huì)在成本上加以控制，而在煙草生產(chǎn)的過(guò)程中，電能的損耗占據(jù)成本中較大比例。因此，在煙草生產(chǎn)過(guò)程中，相關(guān)部門(mén)會(huì)加大變頻器的應(yīng)用，其原因就是在于變頻器會(huì)大大減少電能的損耗，但是，變頻器也有自身的限制性，在進(jìn)行高負(fù)荷的生產(chǎn)后，變頻器會(huì)產(chǎn)生電流諧波，而這種電流諧波會(huì)對(duì)供電的電源產(chǎn)生負(fù)面影響。電流諧波會(huì)增大供電電纜以及變壓器的產(chǎn)熱量，這樣以后，便導(dǎo)致了相關(guān)設(shè)備的額外電能損失。

簡(jiǎn)單來(lái)講，電流諧波會(huì)增加電能損耗的原理在于，電流諧波的頻率為基礎(chǔ)波頻率的數(shù)倍，而在物理上講，電流頻率超出了一定的限制范圍，會(huì)產(chǎn)生集膚效應(yīng)，導(dǎo)致這種頻率較高的電流在導(dǎo)體的表面流動(dòng)，以至于供電電網(wǎng)產(chǎn)生不必要的熱能。另一方面，高頻率的電流諧波也會(huì)在一定程度上，減少電容器的使用壽命，將電容器中最為重要的熱損系數(shù)提高至幾倍，產(chǎn)生的電熱會(huì)大大增多，以至于電路中各個(gè)軟件在高溫的環(huán)境中受到損壞。

2 諧波的治理

2.1 設(shè)置LC濾波器

目前來(lái)看，在煙草生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)置LC濾波器和有源電力濾波器，能夠有效的減少高頻諧波的產(chǎn)生，從而減少電容器以及變壓器的產(chǎn)熱，維持供電電網(wǎng)的電流穩(wěn)定流動(dòng)，進(jìn)而提高了電能的使用效率。LC濾波器在一定程度上，會(huì)將由變頻器產(chǎn)生的高頻諧波進(jìn)行過(guò)濾，增大電容器的使用壽命，減少了在煙草制造過(guò)程中的電能消耗量，為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，做出了巨大的強(qiáng)有力的貢獻(xiàn)。但是，LC濾波器也有自身使用的限制，便是在適應(yīng)煙草制造系統(tǒng)的過(guò)程中，具有不可連續(xù)使用的特性，換句話說(shuō)，LC濾波器在應(yīng)變能力，上處于劣勢(shì)，負(fù)載的快速變化使LC濾波器造成了煙草制造系統(tǒng)的部分諧振。而這些產(chǎn)生的諧振會(huì)在一定程度上增大電流的頻率，從而又作用于諧波的產(chǎn)生上去。

2.2 設(shè)置有源電力濾波器

相比于LC濾波器，有源電力濾波器更加具有使用的優(yōu)越性，已經(jīng)被不少煙草公司應(yīng)用于煙草生產(chǎn)環(huán)節(jié)中去。簡(jiǎn)單來(lái)講，有源電力濾波器的基礎(chǔ)理念為：首先，有源電力濾波器會(huì)精準(zhǔn)的，進(jìn)行諧波設(shè)備的電壓電流的檢測(cè)，通過(guò)有源電力濾波器的合適計(jì)算，選出得到最適合發(fā)展的補(bǔ)償電流。由此，有源電力濾波器會(huì)產(chǎn)生與諧波頻率大小一致，，方向卻相反的諧波，進(jìn)行相互補(bǔ)償，從而將變頻器產(chǎn)生的諧波二者進(jìn)行抵消，進(jìn)而得到了期望已久的電源電流。這樣得到的電流，相對(duì)于正常電流，在基礎(chǔ)性質(zhì)上二者相仿，并不會(huì)對(duì)煙草生產(chǎn)過(guò)程，產(chǎn)生負(fù)面影響。

2.3 有源電力濾波器的優(yōu)勢(shì)

有源電力濾波器的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：第一點(diǎn)，將靜態(tài)的電流諧波與頻率轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)的形式，從而確保了頻率與諧波之間的相互補(bǔ)償。并且，動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償關(guān)系還具有實(shí)際操作中的高效性。第二點(diǎn)，對(duì)于電流諧波來(lái)講，無(wú)功功率對(duì)整個(gè)煙草生產(chǎn)環(huán)節(jié)占據(jù)較大的比重，有源電力濾波器可以將二者，也就是將電流諧波與無(wú)功功率在相同的時(shí)間段里，能夠被有源電力濾波器同時(shí)補(bǔ)償，并且運(yùn)用有源電力濾波器進(jìn)行補(bǔ)償?shù)那闆r下，無(wú)功功率的補(bǔ)償程度可以得到自由調(diào)整。第三點(diǎn)，運(yùn)用有源電力濾波器進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程中，不需要強(qiáng)制相關(guān)設(shè)備的投入，例如，不需要儲(chǔ)能的電容器，以及電感元件。第四點(diǎn)，在運(yùn)用有源電力濾波器進(jìn)行煙草生產(chǎn)的過(guò)程中，有源電力濾波器與電網(wǎng)阻抗力二者的關(guān)系，并沒(méi)有太大關(guān)聯(lián)，與LC濾波器不同，有源電力濾波器在進(jìn)行煙草生產(chǎn)的過(guò)程中，在面對(duì)電網(wǎng)阻抗時(shí)，產(chǎn)生諧振的機(jī)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于LC濾波器產(chǎn)生諧振的可能性。第五點(diǎn)，在運(yùn)用有源電力濾波器進(jìn)行煙草生產(chǎn)的過(guò)程中，有源電力濾波器能夠與電網(wǎng)頻率形成密切的關(guān)聯(lián)，有源電力濾波器會(huì)隨著電網(wǎng)的頻率變化而產(chǎn)生變化，這便導(dǎo)致有源電力濾波器的補(bǔ)償特性與電網(wǎng)頻率變化，二者沒(méi)有太大關(guān)聯(lián)，進(jìn)而增強(qiáng)了諧波治理的效率。

3 實(shí)踐應(yīng)用

根據(jù)以上針對(duì)諧波治理的理論，相關(guān)人員選取了除塵車間進(jìn)行了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)。簡(jiǎn)單說(shuō)明，在未投入使用有源電力濾波器前，變頻器的輸出總電流量為288.6A，而且THD為百分之四十二點(diǎn)七，十次電流諧波的占有率HRI為百分之三十七點(diǎn)二，五次諧波電流I為85.3A，七次諧波電流I2為110.3A，十一次諧波電流I3為186.2A。在投入使用有源電力濾波器后，變頻器的輸出總電流量為245.1A，而且THD為百分之六點(diǎn)七，十次電流諧波的占有率HRI為百分之四點(diǎn)五，五次諧波電流I為12.9A，七次諧波電流I2為24.1A，十一次諧波電流I3為32.4A。簡(jiǎn)單分析，在使用有源電力濾波器后，變頻器的輸出總電流降低了百分之十七，而十次電流諧波占有率也是降低了百分之二十一，五次諧波電流量降低了百分之三十三，七次諧波電流量降低了百分之二十八，十一次諧波電流降低了百分之二十五。因此，有源電力濾波器的投入使用，不僅僅大幅度的降低了變頻器輸出總電流，而且，在減少諧波含有率上也是具有重要實(shí)踐意義。

4 總結(jié)

在非線性負(fù)載投入使用的比重逐步上升后，諧波已經(jīng)在供電系統(tǒng)中產(chǎn)生較大影響，煙草行業(yè)的電能質(zhì)量及諧波治理問(wèn)題逐漸重視起來(lái)。有源電力濾波器的投入使用，便是解決諧波治理問(wèn)題的重要開(kāi)端，隨著科技水平的不斷進(jìn)步，治理電網(wǎng)諧波必定會(huì)更加迅速，更加有效。

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