機場電力系統諧波治理與節能分析

崔偉凱

摘要：隨著我國整體經濟的快速發展，我國航空業發展非常迅速。隨著社會的發展，電力電子技術也不斷發展，越來越多的非線性負載在電網中應用，導致的諧波問題也越來越嚴重，對人們的生活也產生了廣泛的影響，對機場電力系統來講，也是深受諧波的影響。

關鍵詞：機場電力系統;諧波治理與節能

引言

我國航空業隨著科學技術的快速發展而發展迅速。隨著電網規模的不斷擴大，電能質量的監測和治理日益引起用戶的廣泛關注。在現代社會中，機場電能既承擔服務社會，保證安全、可靠、優質供電的責任，是執行國家節能政策任務的關鍵部門。隨著人們對電能質量的要求越來越高，除了要求給一些重要用戶提供高質量的電能外，還要提高設備性能，延長使用壽命。電力系統因受低電力質量的影響而不能正常運作，將會認為是電網的一大公害。近幾年多家機場因電力諧波帶來了一些負面的影響，也使電力系統的能耗增加。

1諧波的產生

在電力系統的供電過程中所產生的諧波類型主要分為兩種：第一種是短暫性的諧波。短暫性的諧波，主要是在電力系統的供電過程中，通過某些電氣開關的操作之后所造成的短暫性諧波。在電力系統中，如果某個環節的供電設備產生了短路或者是斷路的情況，也會產生一種短暫性的諧波問題。第二種是穩定形態的諧波。穩定形態下的諧波是在電力系統中存在的一些非線性負荷問題所造成的，在這些非線性負荷中包含了電流諧波大功率設備裝置。比如在一些大型的供電電源和電力機車以及大型的機械設備中，經常會通過一些變頻器或者是轉換系統產生一些穩定的諧波。另外還存在一種電壓源諧波的問題，在一些大型的供電設備中存在變壓器、電動機或者是互感器等設備，會產生間接性的電壓諧波問題。在生活當中一些比較常見的電氣設備（比如電視機或者是充電器等）在工作過程中也會產生一定的諧波。盡管這些電氣設備所需要的功率不是非常大，但是在使用的層面上相對比較普遍，同時數量也非常多。因此，在供電系統當中這些小型的電氣設備所產生的諧波問題也是需要加以考慮的。

2機場電力系統的主要諧波源

機場電力系統的諧波來源廣泛，主要包括照明系統例如熒光燈，LED節能燈等單相諧波源負載會產生大量的三次諧波，非常容易導致中性線電流過大，嚴重的會引發火災;變頻調速設備例如空調等，三相變頻類用電設備的具體工作模式是結合六脈動變流器的具體情況進行調整的。捷運系統的機車在運行過程中是依賴交流變直流進行牽引的，期間會有大量的諧波出現;行李系統是機場內部較大的系統，由上萬臺電動機組成，并且每臺設備向電網內部注入的諧波電源比較小，但是由于數量龐大，疊加起來的諧波也是比較大的，特別是在航班任務繁重的情況下，產生的諧波對電力系統造成的沖擊比較大;動力系統主要有變頻調速設備組成，在變頻過程中也會有高次諧波產生;這些諧波的來源不同，但是對電力設備的運行穩定性卻都能產生較大的影響，所以機場方面必須就諧波問題引起高度的重視。

3電力系統諧波的危害

（1）諧波會使電網中的電力設備產生附加的損耗，降低了發電、輸電及用電設備的效率。大量三次諧波流過中性線會使線路發熱，嚴重的甚至可能引發火災。（2）諧波會影響電氣設備的正常工作，使電機產生機械振動和噪聲等故障，變壓器局部嚴重過熱，電容器、電纜等設備過熱，絕緣部分老化、變質，設備壽命縮減，甚至損壞。（3）諧波會引起電網諧振，將諧波電流放大幾倍甚至數十倍，對電網系統構成重大威脅。特別是對電容器和與之串聯的電抗器，電網諧振常會使之燒毀。（4）諧波會導致繼電保護和自動裝置誤動作，造成不必要的供電中斷和損失。（5）諧波會使電氣儀表計量不準確，產生計量誤差，給供電企業或電力用戶帶來直接的經濟損失。（6）諧波會對設備四周的通訊系統產生干擾，輕則產生噪聲，降低通訊質量;重則導致信息丟失，使通訊系統無法正常工作。（7）諧波會干擾計算機等電子設備的正常工作，造成數據丟失或死機。

4機場電力系統諧波的治理

4.1捷運系統的諧波治理

捷運系統由若干個牽引變電站組成，每一個變電站都配有牽引變壓器，這些變壓器能夠為捷運系統的負載提供電能，每一個牽引變電站又包括兩個變壓器，當捷運系統有車輛通過的時候，對變電站內部的牽引機車及UPS控制系統的電源諧波進行測量，總諧波的畸變率越高，諧波影響越大。捷運系統的牽引系統和控制系統共用一臺變壓器，在具體運行過程中，由于控制系統需要較高的電壓要求，如果變壓器的選型與控制系統的電壓要求不相符的時候，就會導致牽引系統啟動時產生電壓波動。為了提升捷運系統控制系統的電源質量，進行控制系統的電源改造，這是解決諧波干擾的關鍵舉措，將諧波干擾的供電線路進行調整，解決系統輸入電壓過高，輸入電壓波動的問題，消除諧波的干擾，保障控制系統的用電穩定。

4.2增加變流器的二次整流系數

對一些大容量的變流器來講，在內部系統的設置過程當中需要有效地提升整流系數的大小。系數提升得越多，那么在電網當中所產生的諧波次數就越高。因此，諧波的電流量也就越來越小，形成了一種消除諧波的功能。如果電流內部的整流系數設定為5相，那么在斜流電流當中基礎電流量會占到18.5%左右，通過7次諧波電流的基礎流量占到了12%;如果將電流系數增加到12相左右，通過諧波的電流量可以降到基礎電流量的4.5%。在系統設置工作當中采用了多聯和整流電路設定的方法，需要對安全保證措施進行確定，通過電子元件相互之間的功能觸發，保證系統內部工作的一致性，否則會產生更大的諧波問題。

4.3行李系統的諧波治理

結合行李系統的諧波特點及具體的供電情況，可以考慮安裝有源電力濾波器，在低壓側就地補償系統諧波，行李高速通道口位置安裝有源電力濾波器，經過大量實踐證明，能夠將行李托運系統中的諧波電流有效地消除，使得電網中的諧波電流滿足國家既定的標準。

4.4采用無源濾波器（PF）

在諧波源附近或公共電網節點裝設單調諧濾波器，由L、C、R元件構成諧振回路，當LC回路的諧振頻率和某一高次諧波電流頻率相同時，即可阻止該次諧波流入電網，相當于吸收諧波電流，同時還可以進行無功功率補償。由于具有投資少、效率高、結構簡單、運行可靠及維護方便等優點，無源濾波器是目前采用的抑制諧波及無功補償的主要手段。但無源濾波器存在著許多缺點，如濾波易受系統參數的影響、耗費多、體積大等。隨著電力電子技術的不斷發展，人們將濾波研究方向逐步轉向有源濾波器。

4.5助航燈光系統諧波的治理

針對助航燈光系統進行諧波治理，選擇合理的濾波器，正確的進行濾波器的安裝和使用是關鍵。通常有以下幾種處理措施，有源電力濾波器，該種濾波器產生的幅值一致，相位相反的諧波電流將待治理諧波抵消，并且不受負載變化的影響;無源電力濾波器，有LC等元件構成，可以將相對應頻率的諧波電流進行分流，但是該種濾波器只能將固定的諧波濾除，當在靜態環境下治理的時候會出現負載率較小的情況。

結語

綜上所述，機場電力系統中的諧波來源廣泛，并且對機場的運行安全有直接的影響，所以需要就諧波的來源和危害進行明確，然后針對性的采取解決對策，減少諧波對電力系統的影響，并且積極采取有效地節能措施，促進機場電力系統供電的有效性。

參考文獻

[1]馬斌學.機場航站樓諧波治理探討[J].電能質量，2014

[2]柴杰強.關于機場助航燈光系統中諧波的分析與治理[J].方案設計，2015

[3]鄭宇狄.機場電力系統諧波治理與節能分析[J].科技與向導，2013

[4]王言亮.諧波附加損耗及其降損節能分析[J].電氣技術，2009