广播电视工程中无功补偿与谐波治理分析

秦 硕

(吉林省广播电视技术中心台，长春 130000)



广播电视工程中无功补偿与谐波治理分析

秦 硕

(吉林省广播电视技术中心台，长春 130000)

广播电视工程中大量大功率电气设备的使用，产生了严重的谐波问题，严重影响了电力系统的可靠性和安全性，甚至会导致严重的安全事故。随着国际上对谐波危害的广泛关注，各国也出台相关规范和标准，要求企业落实谐波治理工作。针对广播电视工程中的无功补偿和谐波治理问题进行分析，为广播电视工程谐波治理工作的开展提供一些参考。

广播电视工程；无功补偿；谐波；治理

1 广播电视工程谐波的产生和危害

1.1 谐波的产生

广播电视工程谐波产生的原因主要是非线性负载量过大。当电流流经负载时，与电压不构成线性关系，产生非正弦形式的电流。并且，在电力的生产和传输过程中，也会产生谐波，电力系统发电操作中，会对发电机结构和线路连接进行处理，确保机器和线路的安全运作。在完成发电及结构和线路连接的处理后，在供给基波频率的正弦波形过程中产生发电机电压。除此之外，电路的开关电源、设备内部的铁芯电力装置、依靠电弧运行的电力设备，也会产生谐波。

1.2 谐波的危害

谐波不仅会增加电气设备热能损耗，降低功率和效率，加速设备老化和增加能耗，还容易导致电容的烧毁和爆炸，引发安全事故。随着各种电力电子装置的广泛应用，谐波的危害也受到越来越多的关注和重视。国际上召开了多次关于谐波问题的学术会议，很多国家也相继提出用电设备谐波标准，制定了限制电力系统谐波规定。

2 广播电视工程中的无功补偿装置

2.1 广播电视工程用电特点

广播电视工程由于使用大量的电子信息设备进行广播电视的制作、传输、发射和播出，因此用电负荷较高。同时对电能的质量和电网的安全要求严格，随着广播电视工程的发展，对用电的可靠性不断提出了更高的要求。在这种压力下，USP电源被大量使用，导致谐波电流量的大量增加。

2.2 无功补偿的作用

无功补偿的作用主要体现在以下几个方面：第一，可以提高供电系统及负载的功率因数，降低设备的容量，同时减少功率的损耗。第二，能够提高供电质量，如在长距离的输电线中，选择合适的地点，设置动态无功补偿装置，可以大大改善输电系统的稳定性，提高了输电能力。第三，还可以平衡有功和无功负载。因此，无功补偿对解决广播电视工程的用电需求至关重要。

2.3 目前无功补偿装置的缺陷

目前广播电视工程主要采用电容补偿的方法提高功率因数，确保使用功率因数符合电网要求，因此会出现谐波严重超标的情况。但是这种电容补偿也具有一些缺陷，例如，电容补偿时产生的谐波电流会导致电容器电流的有效值变大，容易产生由于温度过高烧毁电容器的情况；谐波电压也增大了电容器的电压峰值，导致电容器损坏。除此之外，还可能导致系统与使用的电容器发生谐振，放大了谐波，不但会损坏电容器本身，还会严重影响其他用电设备，甚至导致系统崩溃。由此可见，目前广播电视工程使用的无功补偿装置还需要改进，抑制谐波产生的不利影响。

2.4 适用的无功补偿装置

TAPE是一种新的无功补偿装置，主要由TSC系列可控硅无功功率补偿器与有源滤波装置构成，综合了动态无功补偿和有源滤波功能。与传统无功补偿装置相比，TAPE可以过滤并消除系统各次谐波，并且自动跟踪补偿的变化，不但可以补偿系统无功功率，还能够有效抑制谐波电流和无功电流，改善供电质量，提高供电稳定性，满足供电系统对无功谐波的要求。

TAPE核心分主电路，采用双闭路跟踪控制技术，能够实现对回路的控制，对电流中的谐波分量进行实时检测，能够有效补偿电流，具有较好的滤波效率。同时，TAPE能够对负荷进行动态跟踪滤波，并快速做出反应，对谐波畸变率进行动态改善，是一种有效的谐波治理方法。此外，TAPE还具有操作简便、控制精准、动态补偿等优势。在采用可控硅控制电容器时，TAPE补偿能够实现无冲击、无触点、无过渡的投切，并且电容器在投切的过程中，无电弧重燃现象和涌流冲击，能够降低维护成本，延长使用寿命。

3 无功补偿与谐波治理

3.1 选择适合的补偿方案

无功补偿分为随机就地补偿和跟踪补偿两种。随机就地补偿主要是一些因数较低的电器，如金卤灯等，与补偿电容器、触发器、镇流器装在一个控制盒内，形成一个有机的整体，在功率因数大于0.9时，才可以使用。通常广播电视工程系统中无功功率占总装机容量30%左右，工程规模越大，无功补偿也越大，呈现正相关的关系。无功补偿的另一种方案是跟踪补偿，是将低压电容器组并联在0.4kV的母线上，通过分组投切的方式进行补偿，达到国家要求的因数标准。

3.2 使用滤波装置治理谐波

根据广播电视工程用电需求，既要考虑到无功补偿，又要考虑到谐波治理问题，平衡二者关系是很多广播电视工程技术维护工程师力争实现的目标。目前主要采用的谐波治理方案是安装滤波器，不但能滤除谐波，还可进行无功补偿，具有很强的灵活性和实用性。

3.2.1 使用无源滤波器

无源滤波器又被称为LC滤波器， 是一种滤波电路，主要由电感器、电容和电阻设备构成。将电感器和电容电阻进行组合设计，达到滤除某一次或多次谐波的目的。如果将滤波器的电感和电容设备串联，可以实现更好的过滤效果。

无源滤波器充分考虑了广播电视工程经常因停电无法开展工作的特征，通过在电力系统电源开关增加UPS，在变频系统的变频空调中使用无源滤波器，能够实现很多补偿滤波效果。同时，由于广播电视工程使用大功率脉阶调制、变频器、计算机设备和整流开关设备，产生大量谐波，严重影响了电力系统的稳定性和可靠性。因此，可以将无源滤波器并联安装在关键设备的各个母线上，运用分段治理的方式进行谐波治理，是一种更为方便、适用的谐波治理方案。

3.2.2 使用有源滤波器

有源滤波器主要由电力电子构建而成，通过将流通的电流导入电路网络中，能够对负载产生的谐波起到重要滤除作用，同时还可以抵消电流。但是这种滤波方案也有一定的弊端，由于发射机房的辅助供电方式主要是两路380V供电，电波波动在-10%～10%，电磁波会对电源线造成干扰。因此，为了确保低压下电力系统能够正常运行，可以使用电力电子变流器对系统进行有效的控制，充分利用电力电子变流器的快速响应和可控性高的特点，实现对滤波的跟踪和处理。

有源滤波器通常适用于谐波严重的情况，在谐波源与电力系统之间串联一个变压器的原边，将有源滤波器接在输出部分的副边，使基波电流在流过变压器原边时，隔离谐波电流，通过无功补偿装置中的电抗器和电容器串联的支持路，实现谐波滤除。

目前国内外重点发展方向为采用大功率电器注入有源滤波器进行谐波治理。但无论是有源滤波器还是无源滤波器，都有各自的优势和不足，在选择使用时，应综合单位的实际情况，采用适合的补偿、滤波装置。

4 结语

随着广播电视工程的不断发展，无功补偿和谐波治理成为广播电视行业面临的一个重要难题。需要更多的技术工程师在已有方案的基础上，不断探索和改进，解决谐波问题，提高供电系统的稳定性和安全性，为广播电视行业的健康发展提供技术保障。

[1] 梁艳红．广播电视工程中无功补偿与谐波治理的技术研究[J]．现代工业经济和信息化，2016，(05)：165-166.

[2] 林庆洪．广播电视工程中无功补偿与谐波治理研究[J]．中国高新技术企业，2015，(08)：138-139.

Analysis of reactive compensation and harmonic control in radio and television engineering

QIN Shuo

(Jilin Radio and Television Technology Center, Changchun 130000, China)

The use of a large number of high-power electrical equipment in radio and television projects has caused serious harmonic problems, which seriously affects the reliability and safety of the power system and even leads to serious accidents. With the international attention on the harm of harmonics, various countries have also introduced relevant norms and standards on requiring enterprises to implement harmonic management. Reactive compensation and harmonic control in radio and television projects are analyzed in this paper, which has provided some reference for harmonic control of radio and television projects.

Radio and television engineering; Reactive compensation; Harmonic; Manage

2016-09-16

秦硕(1990-)，男，助理工程师，学士。

TM761.12

A

1674-8646(2016)20-0014-02