变频器在电力系统工程应用中的干扰问题及解决探究

郝兰英

（青岛港湾职业技术学院，山东青岛266404）

变频器是由各种电子元器件以及计算机芯片组成的一种被广泛应用于各电力系统中的设备，其调速技术集通信手段、电子手段以及自控技术等于一身，传动系统优势明显，功率因数高，且调速范围较广，能够在较差电磁环境中运行。变频器的使用寿命较长，其主要采用软启动，有效降低了设备机械冲击，对电机设备以及自身应用都有着重要作用。变频器被广泛应用在各领域中，如工业工程以及电子工程等，其节能性和高效性有效提升经济效益。但变频器易受到电气干扰，产生高次谐波对其他设备也存在一定干扰。本文将对变频器进行简要介绍，详细分析电力系统工程中变频器干扰问题，并着重探讨有效抗电磁干扰对策，完善变频器功能，促进变频器在电力系统工程中高效应用。

1 变频器

由于变频器的构成部件容易受到外界影响，在变频器的输入侧和输出侧会产生高次谐波，直接对其他设备造成一定干扰。这就要求电子设备在电磁环境中具备电磁兼容性，不产生不兼容干扰。电磁兼容性是指电子设备具有抵抗外界干扰功能，同时不能对同一电磁环境中的其他电子设备造成影响［1］。

变频器在电力系统应用中产生多种干扰，直接影响电力系统正常运行，同时对其他电气设备也造成干扰。因此加强对变频器干扰问题分析，并探讨出有效抗干扰措施十分必要。

2 电力系统工程中变频器干扰问题分析

在电力系统工程中，变频器运行会生大功率谐波，直接干扰其他设备。变频器产生的电磁干扰对周围电子设备产生电磁辐射，能使电动机发出电磁噪声，增加电动机损耗，进而干扰电源。

2.1 电磁辐射干扰

若变频器没有安置在全封闭金属外壳中，则会产生空间辐射电波，这种辐射场强主要受干扰源电流强度和装置影响。当变频器金属外壳出现缝隙时，其缝隙大小和电磁波波长相似时将会造成四周辐射，若存在金属物体还会造成二次辐射，影响变频器工作［2］。

2.2 传导干扰

电磁干扰可以通过接地耦合形式干扰电路，造成远程干扰。传导干扰主要是通过低压网络造成的，并通过低压网络将干扰信号途径变压器送入中压网络，最后进入民用低压配电网，直接给配电母线电气相关设备造成干扰影响。

2.3 感应耦合

这种干扰形式是介于上述两种之间的第三种形式，其干扰源频率不高，干扰电磁波辐射能力较低，且不可与其他导体直接相连。其干扰能力所产生的感应耦合，主要是由变频器输出线或输入线造成的，由此与导线发生感应耦合，造成导线受到干扰电流影响［3］。感应耦合的另一种产生方式为导体间电容耦合，这种感应耦合与干扰源频率有着紧密关系。

3 抗电磁干扰对策

3.1 隔离措施

隔离措施主要实现对电磁干扰的隔离，将其与易出现干扰位置隔离，避免在电路上再产生电联系。在电力系统工程的变频器传动系统安装变压器，隔离变压器的位置为电源与放大器之间，例如，在该段线路中安装噪声隔离变压器，目的在于杜绝传导干扰［4］。

3.2 滤波措施

采用滤波措施进行抗干扰设置主要是通过设置滤波器的方式来完成，以达到控制干扰信号传导，阻止干扰信号由变频器传到电源。针对不同干扰因素可进行不同滤波器的设置，例如，为减少电磁噪声，可以将输出滤波器安装在变频器输出侧，达到抗干扰目的；为降低电源干扰，可以将输入滤波器安装在变频器输入侧达到抗干扰目的［5］；针对电路中的敏感电子设备要通过安装电源噪声滤波器，线路系统对抗干扰要求高，因此设置滤波器过程要十分谨慎。

3.3 屏蔽措施

针对变频器干扰问题采取屏蔽措施是最直接有效的方法。变频器主要为铁壳屏蔽，以此避免电磁干扰泄漏问题。输出线通常可以选择钢管进行屏蔽，尤其是由外部信号控制变频器时更要对信号线做好控制，最大限度缩短其长度，通常控制在20 m范围内［5］。信号线的选择以双芯屏蔽为主，首先做到和主电路分离，并保证和控制回路为分离形式，杜绝将信号线与主电路或控制回路设置在同一配管中，在同一线槽内也不行。为达到更好屏蔽效果，对附近存在的电子敏感设备也要进行屏蔽处理。

3.4 接地措施

接地措施是重要的抑制干扰的方式，能够有效抑制噪声。合理准确的接地措施能够有效控制处理内部噪声耦合，达到抵御外界干扰目的，并优化自身抗干扰性能。接地措施的应用既可以多点接地，也可以一点接地，或者通过经母线接地方式完成变频器抗干扰设置［6］。接地措施的选择和应用主要根据具体情况，避免出现接地不合适影响设备运行，造成设备干扰。

为有效控制变频器输入侧谐波电流，实现功率因数改变，可以在变频器输入侧安装交流电抗器。为了改善变频器电流，降低其噪声，可在变频器输出侧设置交流电抗器。如果电力系统中包括控制单元，则要在控制软件上进行抗干扰［7］。图1为变频调速传动系统的一般抗干扰措施，该抗干扰措施的应用要结合电力系统具体要求和实际需要选择。

图1 变频调速传动系统的一般抗干扰措施

3.5 正确安装

在安装变频器的过程中要严格进行环境检测及改善。通常情况下安装变频器的温度要控制在-10℃到50℃之间。变频器安装环境的海拔高度要控制在1 000 m以下，一旦超过这个高度就要进行降容使用。安装变频器切记该环境振动，若存在较大的振动冲击，一定要采取防震措施，如安装橡胶垫等。同时，安装环境要远离电磁干扰源，远离空气污染严重地区，如灰尘较大、腐蚀性气体较多区域。杜绝潮湿环境安装变频器，且要求具备良好的通风条件，若在潮湿管道中安装变频器，一定要采用密封柜形式，并保证控制柜的冷却风量充足。在安装过程中，严格检查控制柜设备，必须保证所有设备接地良好，并主要采用短、接地线与公共地线连接，若条件允许，最好选择扁平导体或金属网，当高频时该接地线的阻抗较低。以国家标准为安装规定，接地电阻须小于4Ω。

4 结束语

在今后变频器应用过程中，针对变频器在运行中出现的干扰问题不断引进新技术，进一步开发和完善功能，增强抗干扰能力，更好地应用于电力系统以及其他工业工程建设中。

［1］ 汤 涌，宋新立，刘文焯，周孝信.电力系统全过程动态仿真中的长过程动态模型——电力系统全过程动态仿真软件开发之三［J］.电网技术，2010，11（24）：223-225.

［2］ 卢 强，王 伟.数字电力系统（DPS）——新世纪电力系统科技发展方向［J］.物理与工程，2011，06（15）：103-105.

［3］ 卢 强，梅生伟.现代电力系统控制评述——清华大学电力系统国家重点实验室相关科研工作缩影及展望［J］.系统科学与数学，2012，10（15）：336-339.

［4］ 唐任远，宋志环，于慎波，郝雪莉，王 巍.变频器供电对永磁电机振动噪声源的影响研究［J］.电机与控制学报，2010，03（15）：511-513.

［5］ 姜艳姝，徐殿国，赵 洪，刘 宇.多电平SPWM变频器中共模电压抑制技术的研究［J］.中国电机工程学报，2010，02（15）：108-110.

［6］ 华 明，胡海兵，邢 岩，何中一.一种变频器并联运行的分布式控制方法［J］.中国电机工程学报，2010，08（25）：315-317.

［7］ 祝龙记，张旭立.防爆变频器在煤矿应用中的关键技术［J］.工矿自动化，2012，01（13）：427-429.