廣播電視工程中無功補償與諧波治理探討

李 穎

（煙臺廣播電視臺，山東 煙臺 264003）

0 引 言

作為廣播電視工程發展及運行中的重要方面，無功補償與諧波的治理始終占據著關鍵地位。無功補償與諧波為廣播電視工程帶來的危害極為顯著，所造成的負面影響不容忽視，因此必須采取可靠技術措施予以應對處理，提高廣播電視工程的整體效率。

1 概 述

當前，經濟發展節奏持續加快，人們獲取信息的渠道趨于多元化，廣播電視工程面臨著新形勢、新任務以及新要求，需要用新理念與新方法解決工作實踐中遇到的新難題。廣播電視工程在電能質量方面具有嚴格要求，但由于非線性負載等問題的存在，容易導致電能質量失衡，影響廣播電視正常效果，必須通過采用特定設備與技術方法，優化低壓系統的電能質量，降低線路損耗，妥善處理無功補償與諧波治理問題。實踐表明，發射機房是造成廣播電視線路諧波的最大因素，因此采取有效技術方法嚴格治理諧波問題，降低諧波對各類設備的危害程度，對無功設備進行有效補償，提高廣播電視節目播出質量，具有極為深刻的現實意義[1]。

2 諧波的產生原因分析

2.1 諧波的產生

諧波是一種應用在電子信號傳播中的波束類型。電子信號通常采用頻率化的管理方式，信號中存在電流波段，波峰與波谷成為該種方式的客觀存在，導致諧波的產生。諧波屬于不規則的電子信號，其產生存在顯著的隨機性特征。諧波的產生與存在增加了電子信號的辨識難度，影響廣播電視效果與質量[2]。當前，諧波治理的技術措施通常依靠特定設備進行，需要通過無功補償的方式消除諧波影響，保證電子設的備運行質量[3]。

2.2 諧波的產生條件

廣播電視的部分設備故障問題容易造成諧波出現，使信號傳遞受到影響。在信號傳遞的出入口，諧波信號通常有不同的信號數據，其顯著性最為突出的便是諧波。光學內容與電波內容在流經某些特定設備時，勢必會導致信號損失或干擾。電子信號設備的任何一個電磁效應均存在影響諧波信號的可能[4]。此外，諧波的產生條件還包括電波負荷問題，部分電波負荷較重，其所包含的數據量相對較大，導致不同數據之間出現混亂。除上述條件外，如下幾種情況同樣會造成諧波，一是對部分電路開關電源的應用不合理，尤其是部分容量相對較大的電氣調節設備；二是設備內部結構存在鐵芯電力裝置，如電抗器等；三是在電弧作用下工作的電力設備，如放電燈等[5]。

3 廣播電視諧波產生的危害

3.1 對電力系統設備的危害

廣播電視諧波可對電力系統的穩定性與安全性產生直接危害。若電路中的部分電氣設備未能按相關程序進行正常啟閉，設備功率將會受到嚴重影響，降低電氣設備的電壓負數與有功功率，這對電容補償具有較高要求。若諧振電路與諧振電流電壓提高，則與其相對應的小電流電壓也會隨之提高[6]。部分廣播電視工程對諧波的重視程度不夠，忽視其對電力系統的潛在危害，變頻器配置不合理，且運行狀態不佳，維護管理失效，導致電路電壓增大，電容補償中的電壓和諧波電流相互相應，最終造成電力安全事故[7]。

3.2 使設備的功率降低

在電力系統運行中，電力設備的運行功率極為關鍵，必須予以高度重視。電力系統的運行會導致諧波出現，進而造成電氣設備的熱能損耗，使電氣設備在工作過程中的溫度升高，功率降低。廣播電視諧波的存在對變電器的影響極為突出，這是由變電器在電力系統中的關鍵地位所決定的。通常情況下，變壓器按照連接形式可細分為三角形和星形兩種類型，無論對哪種連接形式的變壓器，諧波均會在繞組中形成環流，使其溫度升高，造成電容量增加，影響設備的正常運行[8]。

3.3 對電力電容器的影響

除上述情況外，廣播電視諧波的存在對電力電容器的影響同樣極為明顯。諧波通過電力線路，電壓升高，在提高電力電容器運行能耗的同時容易加快電力電容器的老化進程，久而久之縮短其使用壽命。此外，若諧波振動頻率較高，則需要更多的電流量作支撐，使設備問題驟增，造成電力電容器損毀。

4 廣播電視工程中無功補償與諧波治理方法探討

在廣播電視工程無功補償與諧波治理過程中，需要在權衡考量無功補償的基礎上妥善掌握諧波治理，使二者相輔相成，相互促進。在工作實踐中，通過采取被動治理策略對單純電容補償進行技術改造，配置濾波裝置，這種方式具有良好的實用性，便于后期維護管理。

4.1 無源濾波器

運行狀態下的電力設備，根據檢測采集數據，其線路系統往往會出現不同類型的諧波，科學估算電阻、電容等數據，通過對比分析不同參數形成最優化的濾波處理裝置。在這思路的引導下，對于低壓系統的處理，采取并聯的方式進行整體線路的布局，這種處理手段在科學消除諧波的同時還能夠形成無功補償。從過往經驗來看，基波頻率和諧波頻率的作用下，LC內部形成無功電流或者相關阻抗，從而導致功率因數的增加。整個線路內部的容量始終保持在合理的狀態，技術人員在實際的技術處理環節，主要通過整流器和變速傳動器等裝置進行電流畸變的控制，并防止過載的電氣設備。對于部分規模不大的廣播，考慮到用電負荷較低，在整個負荷控制環節往往可通過單一模式的變壓器作支撐。利用UPS組件和變頻器等設備，在運行過程中形成的電流會逐步發生紊亂，這種情況下如果沒有得到妥善處理，勢必造成電網損傷。因此可以采用集中治理的方式，對整個線路設備開展濾波處理，通過恰當的濾波處理方案，減少線路損耗以及設備干擾，進而降低電能需求，實現節約電能的預期效果。在無源濾波器應用過程中，需全面客觀了解配電系統中各個用電設備的實際情況，合理確定諧波分量，選擇相應電抗系數的無源濾波器補償設備[9]。無源濾波器示意如圖1所示。

圖1 無源濾波器示意圖

4.2 有源濾波器

有源電力濾波器有賴于自關斷電力電子器件的實際效用，實現了補償電流向交流電網的轉換，通過所負載諧波電流大小有效抵消諧波電流的影響。為確保低壓配電系統的安全狀態，需采用其電力電子變流器的快速響應性和高可控性，起到動態跟蹤和及時濾波的作用。在諧波相對嚴重的狀態下，進行無功補償和諧波治理可采用有源濾波器方式，即在原來TCR+FC的基礎上增設一個有源濾波器，通過變壓器的串聯結構，使得諧波源與電力系統之間可以進行有效互動。這種設計方式不僅操作難度較低，而且對諧波有較強的隔離作用，具備較強的操作性，從實際情況來看可以較好地達到消除諧波的目的。有源濾波器工作原理如圖2所示。

圖2 有源濾波器工作原理示意圖

在實際應用環節，現有的有源或者無源濾波器均有著一定的弱點與不足。例如，當無源電濾器參與線路運行的過程中，需要技術人員做好設備的針對性調整，以保證線路的高效運轉。基于過往經驗來看，技術人員可以采用就地濾波的方式，通過無功補償的手段對原有的線路設備作出系統的調整，以保證整個線路的穩定，避免發生線路故障等系列問題，在滿足廣播電視工程實際需求的情況下可予考慮[10]。補償諧波電流的等效原理如圖3所示。

圖3 補償諧波電流時的等效原理圖

5 優化無功補償與諧波治理的對策

5.1 建立無功補償與諧波治理規則體系

結合當前廣播電視工程的客觀實際需求，建立健全完善的無功補償與諧波治理規則體系，明確具體流程，將所有影響無功補償與諧波治理的潛在影響因素納入其中，實現集中統一管理，為無功補償和諧波治理具體方案與策略的制定及實施提供可靠依據與基礎保障，動態化檢查無功補償與諧波治理規則體系的運行效果，突出其約束性與導向性價值，對其中不符合廣播電視工程需求，不符合經濟社會發展趨向的規則條款予以修訂，始終保持其基礎性導向作用。

5.2 運用信息化手段豐富無功補償與諧波治理方式

搭建基于計算機技術與軟件技術的無功補償與諧波治理信息平臺，充分運用現代數據分析技術等，將現代科學技術方法轉換為提升無功補償與諧波治理成效的重要驅動力，豐富無功補償與諧波治理的方式方法。摒棄傳統保守陳舊的無功補償與諧波治理模式，突破僵化固化無功補償與諧波治理流程的阻礙與桎梏，牢固樹立信息化環境下無功補償與諧波治理的新思維、新理念，運用新型信息化手段解決無功補償與諧波治理中的常見難點問題，做到信息互聯互通，防止出現信息孤島等問題。

5.3 提高無功補償與諧波治理技術人員綜合素養

定期組織無功補償與諧波治理技術人員參加專項培訓與學習，由業內專業人士為其講解新形勢下無功補償與諧波治理的基礎理論知識，形成全面系統的無功補償與諧波治理知識架構體系，為破解無功補償與諧波治理難點問題奠定基礎。設定無功補償與諧波治理的具體行為規范與目標任務，強化無功補償與諧波治理人員的實操技能，熟練應用精細化、集約化以及全面化的治理手段。此外，牢固樹立無功補償與諧波治理中的責任意識、風險意識以及創新意識，自覺規范行為方法。

6 結 論

受技術方法、管理模式以及運行理念等方面的影響，廣播電視工程無功補償與諧波治理實踐中依舊存在著諸多方面的缺陷與不足，制約著廣播電視工程整體效果的優化提升。因此，有關人員應該從廣播電視工程的客觀實際需求出發，充分遵循無功補償與諧波治理的基本規律，創新治理理念，優化治理措施，強化質量效果，為保障廣播電視工程事業持續健康穩定發展奠定堅實基礎，為滿足人民群眾在廣電方面日益強烈的現實需求保駕護航。