烟草行业的电能质量及谐波治理

巫加大

摘要：本文探讨了谐波的产生原理以及危害，并提出了谐波治理的方法。

[關键词]变频器 谐波治理 电能质量

众所周知，在衡量电能质量的方面，谐波便是影响电能质量的重要标准之一，也是监察督促电能质量的环节之一，简单来讲，电能质量的优劣直接受谐波污染程度的影响。进入电力电器时代后，变频器在各个行业中被大量使用。虽然在一定程度上，变频器的推出节约了能源的消耗，增强了企业在烟草生产过程中的效率，但是，变频器的大量使用对供电电网形成了严重污染的谐波环境。因此，控制谐波成为当前首当其冲的任务。

1 谐波的产生原理以及危害

在企业发展的过程中，为了企业的经济效益，往往会在成本上加以控制，而在烟草生产的过程中，电能的损耗占据成本中较大比例。因此，在烟草生产过程中，相关部门会加大变频器的应用，其原因就是在于变频器会大大减少电能的损耗，但是，变频器也有自身的限制性，在进行高负荷的生产后，变频器会产生电流谐波，而这种电流谐波会对供电的电源产生负面影响。电流谐波会增大供电电缆以及变压器的产热量，这样以后，便导致了相关设备的额外电能损失。

简单来讲，电流谐波会增加电能损耗的原理在于，电流谐波的频率为基础波频率的数倍，而在物理上讲，电流频率超出了一定的限制范围，会产生集肤效应，导致这种频率较高的电流在导体的表面流动，以至于供电电网产生不必要的热能。另一方面，高频率的电流谐波也会在一定程度上，减少电容器的使用寿命，将电容器中最为重要的热损系数提高至几倍，产生的电热会大大增多，以至于电路中各个软件在高温的环境中受到损坏。

2 谐波的治理

2.1 设置LC滤波器

目前来看，在烟草生产过程中，设置LC滤波器和有源电力滤波器，能够有效的减少高频谐波的产生，从而减少电容器以及变压器的产热，维持供电电网的电流稳定流动，进而提高了电能的使用效率。LC滤波器在一定程度上，会将由变频器产生的高频谐波进行过滤，增大电容器的使用寿命，减少了在烟草制造过程中的电能消耗量，为企业的经济发展，做出了巨大的强有力的贡献。但是，LC滤波器也有自身使用的限制，便是在适应烟草制造系统的过程中，具有不可连续使用的特性，换句话说，LC滤波器在应变能力，上处于劣势，负载的快速变化使LC滤波器造成了烟草制造系统的部分谐振。而这些产生的谐振会在一定程度上增大电流的频率，从而又作用于谐波的产生上去。

2.2 设置有源电力滤波器

相比于LC滤波器，有源电力滤波器更加具有使用的优越性，已经被不少烟草公司应用于烟草生产环节中去。简单来讲，有源电力滤波器的基础理念为：首先，有源电力滤波器会精准的，进行谐波设备的电压电流的检测，通过有源电力滤波器的合适计算，选出得到最适合发展的补偿电流。由此，有源电力滤波器会产生与谐波频率大小一致，，方向却相反的谐波，进行相互补偿，从而将变频器产生的谐波二者进行抵消，进而得到了期望已久的电源电流。这样得到的电流，相对于正常电流，在基础性质上二者相仿，并不会对烟草生产过程，产生负面影响。

2.3 有源电力滤波器的优势

有源电力滤波器的优势主要表现在以下几点：第一点，将静态的电流谐波与频率转换为动态的形式，从而确保了频率与谐波之间的相互补偿。并且，动态的补偿关系还具有实际操作中的高效性。第二点，对于电流谐波来讲，无功功率对整个烟草生产环节占据较大的比重，有源电力滤波器可以将二者，也就是将电流谐波与无功功率在相同的时间段里，能够被有源电力滤波器同时补偿，并且运用有源电力滤波器进行补偿的情况下，无功功率的补偿程度可以得到自由调整。第三点，运用有源电力滤波器进行无功功率补偿的过程中，不需要强制相关设备的投入，例如，不需要储能的电容器，以及电感元件。第四点，在运用有源电力滤波器进行烟草生产的过程中，有源电力滤波器与电网阻抗力二者的关系，并没有太大关联，与LC滤波器不同，有源电力滤波器在进行烟草生产的过程中，在面对电网阻抗时，产生谐振的机率远远小于LC滤波器产生谐振的可能性。第五点，在运用有源电力滤波器进行烟草生产的过程中，有源电力滤波器能够与电网频率形成密切的关联，有源电力滤波器会随着电网的频率变化而产生变化，这便导致有源电力滤波器的补偿特性与电网频率变化，二者没有太大关联，进而增强了谐波治理的效率。

3 实践应用

根据以上针对谐波治理的理论，相关人员选取了除尘车间进行了科学的实验。简单说明，在未投入使用有源电力滤波器前，变频器的输出总电流量为288.6A，而且THD为百分之四十二点七，十次电流谐波的占有率HRI为百分之三十七点二，五次谐波电流I为85.3A，七次谐波电流I2为110.3A，十一次谐波电流I3为186.2A。在投入使用有源电力滤波器后，变频器的输出总电流量为245.1A，而且THD为百分之六点七，十次电流谐波的占有率HRI为百分之四点五，五次谐波电流I为12.9A，七次谐波电流I2为24.1A，十一次谐波电流I3为32.4A。简单分析，在使用有源电力滤波器后，变频器的输出总电流降低了百分之十七，而十次电流谐波占有率也是降低了百分之二十一，五次谐波电流量降低了百分之三十三，七次谐波电流量降低了百分之二十八，十一次谐波电流降低了百分之二十五。因此，有源电力滤波器的投入使用，不仅仅大幅度的降低了变频器输出总电流，而且，在减少谐波含有率上也是具有重要实践意义。

4 总结

在非线性负载投入使用的比重逐步上升后，谐波已经在供电系统中产生较大影响，烟草行业的电能质量及谐波治理问题逐渐重视起来。有源电力滤波器的投入使用，便是解决谐波治理问题的重要开端，随着科技水平的不断进步，治理电网谐波必定会更加迅速，更加有效。

参考文献

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