論工業廠房供配電系統諧波問題及對策

馮巖

[摘? ? 要]為保證工業廠房配電系統的穩定、高效運轉，確保電力資源的持續供應，減少電力故障的發生，工業廠房在進行供配電系統設計、優化過程中，需要采取針對性舉措，做好系統的優化調整，形成穩定的供配電機制。本文以諧波問題的處理作為研究核心，多角度出發探討工業廠房供配電系統諧波問題應對策略，旨在實現諧波的有效應對，規避諧波故障風險。

[關鍵詞]工業廠房;供配電系統;諧波問題;應對策略

[中圖分類號]TM711 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）09–00–03

[Abstract]In order to ensure the stable and efficient operation of the power distribution system in the industrial workshop， ensure the continuous supply of power resources and reduce the occurrence of power failure， it is necessary to take targeted measures to optimize the system and form a stable power supply and distribution motor system in the process of power supply and distribution system design and optimization. In this paper， the treatment of harmonic problems as the core of the study， multi angle approach to industrial plant power supply and distribution system harmonic problem coping strategies， aimed at achieving effective response to harmonics， avoiding harmonic fault risk.

[Keywords]industrial workshop; power supply and distribution system; harmonic problems; coping strategies

隨著工業生產規模的持續擴大，工業廠房在供配電系統設置過程中，需要采取相應技術舉措，做好結構的設置與優化等方面的工作，確保電力資源的持續供應。但是在供配電系統運行過程中，受到多種因素的影響，非線性負載的體量日益增加，這種情況的發生，導致諧波問題的出現，誘發電力資源配置效能下降以及內部通信體系混亂的情況，對工業生產活動的開展產生消極作用。

1 供配電系統諧波概述

對供配電系統諧波特性以及危害的探討，引導技術人員形成正確的觀念認知，準確把握供配電系統諧波處理的必要性，為后續諧波問題誘發原因、應對策略的探討，提供了方向性引導。

1.1 諧波特點

工業化進程的加快，工業生產規模的增加，使得電力系統中存在大量的非線性負載的情況。非線性負載導致供配電系統中參數發生了快速變化，引發供配電線路無序化問題。諧波是指電流中含有的頻率為急波整數倍的電量，主要包括了周期波、正弦波分量等幾種類型[1]。諧波問題出現后，如果沒有得到有效處理，勢必引發線損、縮短設備使用壽命等危害性。

1.2 諧波問題的危害性

從實際情況來看，諧波問題的危害主要集中于線損、電力設備使用壽命、通信的穩定性等幾個方面。具體來看，工業廠房配電系統諧波問題發生后，供配電系統內的電流、電壓發生了深刻變化，導致現有的電力設備組件在短時間內，難以對諧波電壓、諧波電流進行有效控制。加之諧波問題的持續周期較長，導致配電線路的損傷持續積累，進而誘發供配電系統線路受損，出現電力傳輸中斷的幾率相對較高[2]。諧波問題發生后，對于工業廠房供配電系統中的各類設備組件會產生較大的危害，在影響設備正常的同時，也造成設備使用壽命的縮短。例如，現階段部分技術人員在諧波問題處理過程中，往往通過絕緣材料的使用，來實現供配電系統的有效保護，減少諧波問題對于供配電系統內部電壓、電流影響。但是這種處理方式，增加了變壓器、電容器的渦流損耗，進而誘發電力設備噪音、過熱的情況發生，加速了絕緣設備的老化，同時過熱等問題的出現，也使得電力設備的使用壽命縮短。工業廠房生產過程中，由于涉及到的生產環節較多，為滿足生產活動的相關要求，往往需要依托通信系統，對各個不同生產環節進行必要的信息交互，確保各項生產任務的順利完成。供配電系統諧波問題的出現，在很大程度上，對現有的通信系統造成一定的干擾，由于諧波長度的不確定性，使得通信系統中的長波、短波受到影響，增加了通信噪音的嚴重程度，影響了語音信號、視頻信號的傳輸穩定性[3]。工業廠房在供配電系統規劃設計過程中，為減少電力故障，技術人員往往借助于繼電保護器等設備，對供配電系統中的故障實現快速發現與有效排除，以保證供配電系統運行的穩定性。諧波問題發生后，導致繼電保護器保護動作的靈敏性、準確性下降，造成誤動作發生幾率的增加，進而誘發跳閘情況的出現，影響電能的供應、配置能力。為有效應對諧波問題所引發的線損、設備老化、通信質量以及誤動作等問題，確保供配電系統的良性運轉，需要從實際出發，明確諧波問題的危害，在此基礎上，嘗試采取相應舉措，進行科學應對。

2 工業廠房供配電系統諧波問題誘發原因

工業廠房配電系統諧波問題的出現是多方面的，對諧波誘發問題的深入探討，有助于技術人員能夠針對諧波問題誘發原因，對現有的技術思路進行梳理，增強供配電系統諧波問題應對策略的有效性。

工業廠房供配電系統諧波問題的發生，其誘發因素是多方面的。具體來看，部分工作人員對于諧波問題危害性的認識不夠全面，導致在諧波處理過程中，存在誤操作的問題，使得設備參數的調試、諧波問題的應對存在較大的誤區，造成諧波問題的處理效果無法滿足實際的使用需求。例如技術人員在供配電系統諧波問題的處理過程中，沒有正確認識到諧波大小與磁路運行回路、鐵心飽和度、電力能質量以及用電設備狀態之間的相互關系。這種觀念認知的局限性，使得工業廠房供配電系統諧波問題的發生率相對較高，技術人員對于諧波問題的處理能力受到限制，在一定程度上，增加了諧波問題的危害性，影響了供配電系統運行的可靠性[4]。除了技術人員在思維認知方面存在的問題之外，由于工業廠房供配電系統涉及到設備組件較多，不同的電力設備在運行過程中，受到不同因素的影響，導致諧波問題發生率較高。例如供配電系統中變頻裝置、晶閘管整流設備、直流屏UPS的影響，造成諧波問題的發生。以某工業廠房為例，為保證工廠運行需求，其在廠房的相應位置設置了6座變配電室，變壓等級為10/0.4 kV，并結合實際運轉需求，對變頻設備、晶閘管整流設備以及UPS參數做出相應的調整，以保證電力資源的持續穩定供應。但是從實際情況來看，該工業廠房中使用的低壓變頻器在運行過程中，會造成諧波泛化的問題，增加了諧波的危害程度，尤其是其使用的變頻裝置數量較多，造成諧波較為復雜，技術人員在諧波問題處理過程中，需要處理整數次諧波以及分數次諧波，諧波處理難度大大增加。對工業廠房供配系統諧波認識不全面，電力設備參數控制不科學等原因，使得供配電系統諧波照問題發生率較高，諧波處理難度較高。為有效應對這種局面，技術人員需要從實際層面出發，結合諧波問題誘發原因，在此基礎上，制定相應的供配電系統諧波問題處理方案，保證供配電系統安全、穩定運轉，滿足工業生產環節對于電力資源的使用需求。

3 工業廠房供配電系統諧波問題應對策略

工業廠房供配電系統諧波問題的處理，要求技術人員堅持問題導向、堅持結果導向，在科學性原則、實用性原則的框架下，吸收借鑒過往有益經驗，制定合理的應對方案，實現諧波問題的高效處置。

3.1 無源濾波裝置在工業廠房供配電系統中的應用

無源濾波裝置在供配電系統諧波問題處理中的應用，可以依托相關技術手段，有效抑制供配電系統中諧振的產生，實現對諧波的分流處理。無源濾波裝置在實際應用過程中，技術人員可以在科學性原則、實用性原則的引導下，采用單頻諧濾波器、高通濾波器對供配電線路中存在的諧波進行針對性處理，以保證諧波問題的合理化應對。例如在單調諧濾波器應用過程中，技術人員需要在技術應用之前，全面評估分析諧波頻率，根據諧波頻率的分析結果，對單調諧濾波器進行合理選型與高效應用，通過這種方式，對供配電系統中諧波產生的固定次數的低阻抗進行必要的分流處理，以實現諧波問題的有效處理。在高通濾波器的應用環節，技術人員可以根據實際需要，將不同頻率的單調諧濾波器進行組合使用，通過這種方式，強化諧波的有效分流[5]。例如某工業廠房在諧波處理過程中，針對供配電系統運行要求，采用高通濾波器，將供配系統中產生的80 %～90 %的諧波進行了分流，有效降低了供配電系統諧波負載體量，大大提升了供配電系統運行的安全性。

3.2 有源濾波裝置在工業廠房供配電系統中的應用

有源濾波裝置在工業廠房供配電系統中的應用，實現了對負載電波的有效監測，并計算諧波電流補償的規模，在此基礎上，通過反向操作，使得諧波電流在經過絕緣柵雙極型晶體管處理后，使得諧波電流導入到電力系統之中，實現電流的有效補償。與無源濾波裝置相比，這種技術方案對于閃變有著較強的抑制作用，并且運行能力較強，自適應效果較好，可以根據供配電系統的實際，進行靈活的技術應用，有效防范供配電系統中的諧波問題，減少諧波對于供配電系統的影響，實現了供配電系統的有序運轉。

4 供配電系統諧波問題處理注意事項

供配電系統諧波問題處理涉及到的內容較多，為保證諧波問題處理成效，保證供配電系統運行的穩定性，提升諧波處理方案的可行性與針對性，技術人員需要從實際，明確諧波問題處理注意事項，實現諧波問題的科學應對。

供配電系統諧波問題的處理，要求技術人員從實際出發，結合諧波問題的危害以及現有的技術應用手段，認真做好無源濾波裝置、有源濾波裝置的應用，以實現對工業廠房供配電系統諧波問題的科學處理。為保證供配電系統諧波問題的處理能力，技術人員需要從實際出發，結合不同諧波問題處理方式的差異，對技術參數做出相應的調整，以保證無源濾波裝置、有源濾波裝置的科學應用。例如在實際應用環節，可以采用總補償、部分補償或者局部補償的方式，做好技術的應用工作。例如在總補償環節，技術人員針對于非線性負載不集中，供配電設備單臺容量較小的情況，在供配電系統的電源總進線位置增加濾波裝置，在保證電力資源持續供應的同時，實現對諧波的有效分流。這種處理方式，實現了對目標區域內諧波的有效補償，從而應對非線性負載位置分布不集中的問題。對于非線性負載位置集中的情況，技術人員可以采用部分補償的方式，在工業廠房的主要供配電線路上設置濾波裝置，以達成部分補償的目標。通過對供配電系統諧波問題處理注意事項的合理把控，確保諧波問題應對的有效性，增強工業廠房供配電系統運行成效。

5 結束語

諧波問題的發生，對于工業廠房供配電系統運行的穩定性、有效性有著最為直接的影響。為實現諧波問題的有效處理，本文從實際出發，積極探討工業廠房供配電系統諧波問題應對策略，實現諧波問題的有效解決，切實滿足工業生產過程匯總，對于電力資源的使用需求，形成高效的電源體系。

參考文獻

[1] 何仁彪.論工業廠房配電系統諧波問題及對策[J].科技風，2020（27）：113-115.

[2] 王德明.工業廠房配電系統協同諧波問題分析及解決方案[J].中國高新科技，2019（10）：67-68.

[3] 聶瑞.供配電系統中電力諧波及治理方法的思考[J].軍民兩用技術與產品，2018（3）：77-79.

[4] 張大煒.鍋爐房供配電系統的諧波治理策略研究[J].電力系統裝備，2019（12）：92-93.

[5] 汪浩.淺談醫院供配電系統諧波的分析和治理[J].科技資訊，2018（7）：46-47.