机场电力系统谐波治理与节能分析

崔伟凯

摘要：随着我国整体经济的快速发展，我国航空业发展非常迅速。随着社会的发展，电力电子技术也不断发展，越来越多的非线性负载在电网中应用，导致的谐波问题也越来越严重，对人们的生活也产生了广泛的影响，对机场电力系统来讲，也是深受谐波的影响。

关键词：机场电力系统;谐波治理与节能

引言

我国航空业随着科学技术的快速发展而发展迅速。随着电网规模的不断扩大，电能质量的监测和治理日益引起用户的广泛关注。在现代社会中，机场电能既承担服务社会，保证安全、可靠、优质供电的责任，是执行国家节能政策任务的关键部门。随着人们对电能质量的要求越来越高，除了要求给一些重要用户提供高质量的电能外，还要提高设备性能，延长使用寿命。电力系统因受低电力质量的影响而不能正常运作，将会认为是电网的一大公害。近几年多家机场因电力谐波带来了一些负面的影响，也使电力系统的能耗增加。

1谐波的产生

在电力系统的供电过程中所产生的谐波类型主要分为两种：第一种是短暂性的谐波。短暂性的谐波，主要是在电力系统的供电过程中，通过某些电气开关的操作之后所造成的短暂性谐波。在电力系统中，如果某个环节的供电设备产生了短路或者是断路的情况，也会产生一种短暂性的谐波问题。第二种是稳定形态的谐波。稳定形态下的谐波是在电力系统中存在的一些非线性负荷问题所造成的，在这些非线性负荷中包含了电流谐波大功率设备装置。比如在一些大型的供电电源和电力机车以及大型的机械设备中，经常会通过一些变频器或者是转换系统产生一些稳定的谐波。另外还存在一种电压源谐波的问题，在一些大型的供电设备中存在变压器、电动机或者是互感器等设备，会产生间接性的电压谐波问题。在生活当中一些比较常见的电气设备（比如电视机或者是充电器等）在工作过程中也会产生一定的谐波。尽管这些电气设备所需要的功率不是非常大，但是在使用的层面上相对比较普遍，同时数量也非常多。因此，在供电系统当中这些小型的电气设备所产生的谐波问题也是需要加以考虑的。

2机场电力系统的主要谐波源

机场电力系统的谐波来源广泛，主要包括照明系统例如荧光灯，LED节能灯等单相谐波源负载会产生大量的三次谐波，非常容易导致中性线电流过大，严重的会引发火灾;变频调速设备例如空调等，三相变频类用电设备的具体工作模式是结合六脉动变流器的具体情况进行调整的。捷运系统的机车在运行过程中是依赖交流变直流进行牵引的，期间会有大量的谐波出现;行李系统是机场内部较大的系统，由上万台电动机组成，并且每台设备向电网内部注入的谐波电源比较小，但是由于数量庞大，叠加起来的谐波也是比较大的，特别是在航班任务繁重的情况下，产生的谐波对电力系统造成的冲击比较大;动力系统主要有变频调速设备组成，在变频过程中也会有高次谐波产生;这些谐波的來源不同，但是对电力设备的运行稳定性却都能产生较大的影响，所以机场方面必须就谐波问题引起高度的重视。

3电力系统谐波的危害

（1）谐波会使电网中的电力设备产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中性线会使线路发热，严重的甚至可能引发火灾。（2）谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障，变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，设备寿命缩减，甚至损坏。（3）谐波会引起电网谐振，将谐波电流放大几倍甚至数十倍，对电网系统构成重大威胁。特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。（4）谐波会导致继电保护和自动装置误动作，造成不必要的供电中断和损失。（5）谐波会使电气仪表计量不准确，产生计量误差，给供电企业或电力用户带来直接的经济损失。（6）谐波会对设备四周的通讯系统产生干扰，轻则产生噪声，降低通讯质量;重则导致信息丢失，使通讯系统无法正常工作。（7）谐波会干扰计算机等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。

4机场电力系统谐波的治理

4.1捷运系统的谐波治理

捷运系统由若干个牵引变电站组成，每一个变电站都配有牵引变压器，这些变压器能够为捷运系统的负载提供电能，每一个牵引变电站又包括两个变压器，当捷运系统有车辆通过的时候，对变电站内部的牵引机车及UPS控制系统的电源谐波进行测量，总谐波的畸变率越高，谐波影响越大。捷运系统的牵引系统和控制系统共用一台变压器，在具体运行过程中，由于控制系统需要较高的电压要求，如果变压器的选型与控制系统的电压要求不相符的时候，就会导致牵引系统启动时产生电压波动。为了提升捷运系统控制系统的电源质量，进行控制系统的电源改造，这是解决谐波干扰的关键举措，将谐波干扰的供电线路进行调整，解决系统输入电压过高，输入电压波动的问题，消除谐波的干扰，保障控制系统的用电稳定。

4.2增加变流器的二次整流系数

对一些大容量的变流器来讲，在内部系统的设置过程当中需要有效地提升整流系数的大小。系数提升得越多，那么在电网当中所产生的谐波次数就越高。因此，谐波的电流量也就越来越小，形成了一种消除谐波的功能。如果电流内部的整流系数设定为5相，那么在斜流电流当中基础电流量会占到18.5%左右，通过7次谐波电流的基础流量占到了12%;如果将电流系数增加到12相左右，通过谐波的电流量可以降到基础电流量的4.5%。在系统设置工作当中采用了多联和整流电路设定的方法，需要对安全保证措施进行确定，通过电子元件相互之间的功能触发，保证系统内部工作的一致性，否则会产生更大的谐波问题。

4.3行李系统的谐波治理

结合行李系统的谐波特点及具体的供电情况，可以考虑安装有源电力滤波器，在低压侧就地补偿系统谐波，行李高速通道口位置安装有源电力滤波器，经过大量实践证明，能够将行李托运系统中的谐波电流有效地消除，使得电网中的谐波电流满足国家既定的标准。

4.4采用无源滤波器（PF）

在谐波源附近或公共电网节点装设单调谐滤波器，由L、C、R元件构成谐振回路，当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时，即可阻止该次谐波流入电网，相当于吸收谐波电流，同时还可以进行无功功率补偿。由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，无源滤波器是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。但无源滤波器存在着许多缺点，如滤波易受系统参数的影响、耗费多、体积大等。随着电力电子技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。

4.5助航灯光系统谐波的治理

针对助航灯光系统进行谐波治理，选择合理的滤波器，正确的进行滤波器的安装和使用是关键。通常有以下几种处理措施，有源电力滤波器，该种滤波器产生的幅值一致，相位相反的谐波电流将待治理谐波抵消，并且不受负载变化的影响;无源电力滤波器，有LC等元件构成，可以将相对应频率的谐波电流进行分流，但是该种滤波器只能将固定的谐波滤除，当在静态环境下治理的时候会出现负载率较小的情况。

结语

综上所述，机场电力系统中的谐波来源广泛，并且对机场的运行安全有直接的影响，所以需要就谐波的来源和危害进行明确，然后针对性的采取解决对策，减少谐波对电力系统的影响，并且积极采取有效地节能措施，促进机场电力系统供电的有效性。

参考文献

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