廣播電視工程中無功補償與諧波治理的技術研究

吳 芳

（濱州市新聞傳媒中心，山東 濱州 256600）

0 引 言

融媒體時代，人們對生活質量的要求越來越高，自主選擇意識逐步增強。傳統的廣播電視工程因為技術限制、機器老化等原因，信號容易受到天氣狀況干擾，存在較多安全隱患，不能很好地滿足現代人的實際需要。現有的廣播電視工程增加了較多大型電氣設備和其他先進電子儀器。機器設備的增多，使整個電力系統的運轉壓力增大，產生較多的無功功率，對電力系統的穩定性和安全性要求更高。合理利用無功補償裝置，可以減少無功功率，節約資源。各類電子產品在使用過程中會隨機發出諧波，干擾信號傳輸，損害電力設備和線路，加速電容器毀損，容易造成安全事故。因此，在廣播電視工程中需要采取有效的措施降低諧波，提升系統的運行效率。然而，現行的利用無功補償裝置治理諧波的技術仍存在較多問題，需要進一步提升。基于此，本文將從諧波的危害和無功補償的問題入手，分析減少諧波、提高廣播電視工程效率的方法。

1 廣播電視工程中諧波產生的原因及其不利影響

1.1 諧波的概念

諧波是一種正弦波。每個諧波有不同的頻率、幅度和相角，可以區分為偶次和奇次性。諧波的頻率是基波頻率的整數倍。諧波主要由發電設備、輸配設備和非線性負載三方面引起。電力系統中的諧波問題很早就引起了人們的注意。

1.2 諧波產生的具體原因

諧波的產生有兩種情況，一種是在理想的供電系統中，如果是只含有線性元器件的線路，則電壓和電流都是正弦的。而在現實生活中，電氣線路中會出現非線性負載如不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS）、開關電源、變頻器等。當電流流過這些非線性負載，電流與電壓不是線性關系，形成非正弦電流，諧波就會隨之出現。廣播電視工程中有許多大功率電氣設備，當負載超過正常使用范圍，就會產生電磁干擾，諧波是其中的一種類型，會干擾電力系統的正常運行[1]。電流流經變壓器時，磁化電流的波形發生變化，也會產生諧波。另一種諧波產生的情況是基波電流的畸變。廣播電視工程中有許多復雜的線路，涉及較多的非線性負載。這些非線性負載在運行過程中會產生畸變的基波電流，如使用電弧運行的電力設備。

1.3 諧波對電視廣播工程的不利之處

諧波對電視廣播工程的危害較大，主要表現在以下方面。

首先是加速設備老化，毀損設備。龐大的電視廣播系統涉及多種變壓器、電子設備、電容器等，系統的穩定運行依賴于每個元器件的正常運行。如果存在某些故障設備不能正常運行，整個電力系統的功率會受到較大影響，電壓升高，電流增大，超出設備自身的使用負載，就會產生較多諧波。不同設備產生的諧波累加，對整個電網影響較大，對設備也會造成不同程度的損害，阻礙信號傳播。

其次是降低設備運行效率，浪費相關資源。前文提到，諧波可以由不同的元器件產生，從發電到配送，各個環節都有不同的元器件產出無功功率，使設備溫度升高，效率降低。就像人們使用的手機一樣，長時間多功能運行，機體會發熱，影響內部設備的運轉。

最后是影響傳輸速率，存在較大安全隱患[2]。諧波的存在造成電視廣播工程設備的功率降低，產品質量受損，信號的輸送效率減慢，使用戶難以獲得良好的體驗。設備在高溫下運行，容易出現毀損、爆炸問題，使用過程中出現斷電現象，引發安全事故。

2 無功補償的定義和作用

2.1 無功補償的定義

無功補償也叫無功功率補償，是一種在電力系統廣泛使用的技術。在廣播電視工程中恰當運用無功補償技術，既可以補償無功功率，也可以補償諧波，減少供電系統的能源損失和機器損傷，維持廣電的電力系統穩定、經濟運行。

2.2 無功補償的作用原理

無功補償在廣電工程電力系統中的具體作用是提高供電系統和負載的功率因數，減少無功功率的輸送，保證有功功率不變，消除無功電流的有功損耗，降低變壓器及輸送電路的損耗，提高供電效率。電網輸出有功和無功兩種不同的功率。有功功率是將電能轉化成其他形式的能，利用這些能做功。無功功率是將電能轉化為另一種形式的能，保證相關電氣設備能做功。無功補償的作用機理是：同一個電路中的負載大致分為容性、感性和阻性負載3種，感性和容性負載釋放的能量可以相互吸收轉換，二者的無功功率也可以相互補償。無功補償有三種類型：一種是分散補償，常用于對小面積電網進行補償，包括配電站和配電室等；一種是就地補償，常見于大容量負載的無功補償，可以減少能源消耗；一種是集中補償，常見于補償變電站和配電站的無功需要，同時解決其他兩種補償方式剩下的無功功率。廣播電視工程中的無功功率占比較高，合理使用這幾種補償方式，可以很好地提高工程質量，保證輸送效率。

2.3 現行無功補償裝置存在的不足

調查研究發現，廣電工程中，現行的無功補償方式主要是電容補償。這種方法在提高功率因數的同時，會使下級負載產生更多諧波電流，超出電容器的正常電流范圍。裝置運行時溫度過高，在密閉狹小的空間里，熱量無法有效擴散，使得電容器極易毀損[3]。電流增大的同時，電壓也隨之增加，在非正常高壓狀態下運行，電容器容易出現故障，導致電路癱瘓。不僅如此，電容器還會放大諧波，導致電容器和線路中的其他設備產生諧振，出現更多的諧波，影響整個供電系統的安全穩定。因此，采用合適的無功補償裝置，抑制諧波的出現，減少投資使用成本，是廣播電視工程的重要一環。

3 諧波治理和無功補償在廣播電視工程中的作用

從上述內容來看，諧波治理和無功補償裝置的利用，在廣播電視工程中發揮著重要作用。工程設計初期，相關工作人員就要重視諧波問題和無功補償裝置的選擇利用，提高功率因數的同時減少諧波，最大限度地達到資源的有效利用，減少安全事故的發生。廣播電視工程涉及的機器設備數量較多，運維工作繁重，為了保證用戶的體驗，建設初期就要綜合考慮多種情況，嚴格按照行業標準，保證無功補償的同時治理諧波，二者共同推進，保證系統的穩定運行，控制運營成本。

廣播電視工程中有三種常見的諧波治理裝置，分別是無源濾波器、有源濾波器及無功補償。無源濾波器由電容、電感和電阻組合而成，并聯安裝在線路中，分段集中治理，能夠多次消除諧波，達到節約資源、穩定電力系統的目的。有源濾波器是指在設備運行過程中，在電流中引入濾波、作用于電流中的諧波，保證負載電流在正常范圍內。有源濾波器需要使用電源，從源頭消除諧波，動態可操作性強，相對于固定的濾波裝置，有源濾波需要采取及時的跟蹤處理[4]。但上述兩種濾波裝置在實際應用中還存在一些不足，需要進一步研究改進，推廣使用。無功補償在上文中提到，不僅可以補償功率還可以補償諧波，是廣電工程中常用的補償和治理裝置。恰當地使用無功補償，可以從根源減少諧波，消除濾波器的現存不足，將諧波污染轉變成其他形式的能量有效利用，保證廣播電視工程的信號傳輸質量。

4 提高無功補償和諧波治理效率的措施

4.1 完善工程管理體系，提升專業人員水平

隨著時代的進步，人們對廣播電視工程質量的要求越來越高。廣播電視工程需要嚴格遵循行業標準，根據用戶的實際需求，在工程建設初期確定切實可行的方案，綜合考慮無功功率和諧波產生的因素，采取相關措施，落實具體規定，在提升無功補償效率的同時，消除諧波，保證設備安全。相關主體應改進治理體系的規則，完善相關流程，從工程設計到實施再到運維，環環相扣，重視細節；改進相關補償裝置，提高企業收益的同時提高員工的安全意識和責任意識，保證信號傳輸質量和供電安全。

4.2 應用新技術加強管理監督

企業要利用計算機強大的分析計算功能，模擬系統運轉，分析評估，保證無功補償裝置的位置合理性和設備安全性，加強企業間的合作交流，合理解決工程中的技術難點，結合優秀經驗，根據實際情況改進線路，拓展消除諧波的方式，提高運轉效率；合理引進先進電子設備，在不影響線路運轉的同時，實時監控整個工程系統的建設和運轉[5]。管理人員不能對工程問題掉以輕心，要保證信號質量，派遣專人定期維護檢測線路，削弱突發狀況的不利影響。在相關設備采購方面，管理人員要加強監督，嚴格落實功率要求，避免劣質電子電氣產品在整個系統中的使用。廣播電視工程耗資巨大，牽一發而動全身，一個設備出現問題，產生較多的諧波，影響自身工作效率的同時，還會干擾其他設備的運轉，可能導致整個線路癱瘓，使線路信號傳播受損，嚴重時可能導致安全事故，影響惡劣。

5 結 語

廣播電視工程涉及的電子電氣設備較多，工作時可能發出較多的諧波和無功功率，累加后對整個系統的影響巨大。相關主體要積極采取有效措施，不斷優化、改進相關裝置，消除諧波的危害，選取合適的設備，保證設備的安全和使用壽命，采用新技術，從根源解決廣播電視工程的安全問題和能源損耗問題，緊跟時代的需求，助力廣播電視行業的發展。