对高压变频器工作产生高次谐波的治理分析

陈冬梅　王磊

摘要：在电力系统运行过程中，高压变频器是重要的供应设备之一现。科学进行高压变频器谐波调控可减少电力传输体系的运维次数，提升区域电力供应的安全性。由此，关于高压变频器谐波问题的有效处理，是电力系统自我更新的理论参考依据。

关键词：高压变频器;高次谐波;治理

引言

随着高压变频器的推广应用，工业场所内使用高压变频器的设备越来越多，相应也产生了一些新的问题，其中高压变频器对电网的干扰严重影响了供电质量和设备的安全运行。与一般无线电电磁干扰一样，变频器产生的高次谐波通过传导、电磁辐射和感应耦合3种方式对电源及邻近用电设备产生谐波污染。

1高压变频器作业产生高次谐波的危害与影响

1.1危害

随着工业生产技术不断提高，当今变频器在风机机组中的应用愈加广泛，除了有效提高了企业的生产效率，同时也增加了高次谐波影响。高次谐波电流会在电力系统单重产生压降，导致电压变形变成非正弦谐波电压，这种情况不仅会导致风机机组及其相关设备磁滞以及涡流损耗增加，同时也会让绝缘材料承受较高的电压荷载。由于风机机组中的铜材料非常多，而高次谐波会导致机组、变压器铜耗增加，所以在高次谐波影响下会导致电压升高，电力系统局部过热、机组运行增加电流等问题，加速输电线路绝缘体老化效率，减少了变压器的使用寿命。同时，高压变频器在应用中产生了高次谐波，对电机电路系统也会造成影响，严重影响设备使用效率和性能，甚至对整个电力系统造成了影响。如今，高压变频器产生的高次谐波对风机机组、电力系统的影响愈加明显，所以加强高次谐波治理不容忽视。

1.2影响

生产企业中风机机组为了能够实现自动化控制，配备了IGBT高压大功率变频器。在实际使用中，导致了新区变电所各级电力系统受到十分严重的高次谐波影响，严重影响电力系统安全运行。并且自从高压变频器投入使用以来，出现了多次的电气故障问题。通过对整个风机机组以及高压变频器运行参数来看，其主要的影响表现在以下几点：①通过分析是电缆电容作用导致谐波电流传递中产生并联放大情况。对于控制回路来说，高频谐波会直接影响输出量均衡性，导致输入、输出控制回路缺乏稳定性;当高次谐波产生时，由于频率增大，电容器阻抗瞬间减小，涌入大量电流，因而导致过热，甚至损坏电容器，还有可能发生共振，产生振动和噪声，甚至爆炸;电流中含有的谐波会产生额外转矩，改变电器动作特性，引起误动作，甚至改变其操作特性，或烧毁线圈。②通过对110kV总降主变35kV母线进行对比测试发现，母线总电压谐波畸变率通常在5%以上。风机机组主传动所产生的高次谐波电流注入系统谐波最为严重。通过计算分析可知，110kV母线负载高次谐波功率达到了1200kW，110kV母线负载高次谐波达到了1400kW，再加上各次谐波损耗累积，整个机组运行中的总谐波损耗大约在1500kW左右，这也是风机系统变110kV主变及10kV开关柜高频噪声产生的原因。

2高压变频器工作产生高次谐波的治理措施

2.1电抗器的科学性处理

高压变频器工作产生高次谐波间题的有效治理，也可以通过调节电抗器的方法解决问题。其一，电抗器具有调节电流控制强度的作用，它可以进一步压缩外部携带高次谐波的强度，进而降低附加的高次谐波对电流传输过程造成的干扰。其二，高次谐波产生后，一般会按照正弦变化规律进行电流传导，工作人员运用电抗器进行电流波调节时，电抗装置可通过发电机等外部做功速率装置，减缓高次谐波随着传输电路转动的速率，进而也就实现了减少外部高次谐波，对高压调频器内部电流传输的干扰情况了。

某区域进行电力传输体系建设期间，为有效规避高频变压器做功时出现高次谐波干扰问题，利用了电抗器装置。首先，工作人员在线路的整体结构上，安装一个整体性的电流控制装置，从区域线路传输的总线路上进行高次谐波干扰控制，以LCL系统作为高次谐波防护的主要设备;其次，将电抗器按照每150米为一个间距的标准，将8个电阻器放置到高频变压器控制范围内。最后，运用变频调控装置逐步进行变频调节，对仍然存在高次谐波干扰隐患的部分进行调整。该区域按照这种思路进行高频率变压器应用中高次谐波干扰问题处理，不仅有效地解决了谐波调控处理的表层问题，也实现了以电阻进行区域内高次谐波干扰隐患问题的调节，因此，实施抗干扰处理策略效果显著。

2.2滤波参数调节

依据高压变频器实际应用环境的控制策略而言，当变频器的谐波应用范围控制在正常的电压参数范围内，变频器就不会出现高次谐波干扰的问题了。因而，为有效解决高压变频器工作期间产生高次谐波的干扰，可通过调节滤波参数的方法解决间题。一方面，将多绕谐波变压器改为标准型正弦波变压线路，即将高频变压器的电流传输波控制在最优变频调节范围内，从而减少变频器内电流绕组的次数，缓解变频电流的干扰范围，那么，与之携带的高频电压控制环境，也就可以避免高次谐波对周围线路所造成的冲击了。另一方面，我们也可以利用LCL滤波器进行感应滤波调节。当高频调节器周围出现高频率干扰谐波时，滤波器会自动按照感应滤波强度进行调节，从而避免高次谐波的干扰间题出现。

某区域电力传输过程中，为避免高次谐波对线路造成的干扰，工作人员一方面直接将高频变频器调节为多绕谐波变压组织，另一方面运用多谐波控制体系进行变频控制。这种外部高次谐波参数控制方法，不仅可实现线路设计层面的谐波调控，也可以借助自动化监控装置实现预防性参数调控，因而，是一种较有效的高频控制器应用中高次谐波防护干扰策略。

2.3单元性滤波调节

单元性滤波调节主要是针对高次谐波局部干扰问题而选择的治理方案。其一，单元性滤波调节，是按照高频滤波器局部控制思路，单层次进行滤波调控，避免局部高次谐波大范围内拓展。其二，单元性滤波调节也是外部辅助性滤波调节手段。即，线路中高次谐波调节装置上，需由滤波电抗器、滤波电容、阻尼阻三者组合而成抗干扰装置，工作人员按照实际要求进行组波控制参数设定，系统可实现滤波调控。

某区域电力控制处理过程中，工作人员为了高频滤波器应用中不出现电波干扰性间题，就采用了单元性滤波调节策略，对区域线路中的局部环境进行综合调节。首先，工作人员先按照高频电压力控制的实际需要，将本次高频滤波器控制为初始传输、过渡部分以及后续传输部分三部分，并分别在这三部分上设置了单元性滤波调节装置;其次，在综合分析了该区域高压电力传输需求的基础上，设定了1一3档防护调控装置，以做好线路局部传输高次谐波防护工作。该装置1档与单元性滤波器状態保持一致;2档在局部高压电波超出了额定控制范围，但还并未达到大范围内破坏时启动;3档是为了防止高频次波进一步扩大而做出的预防性辅助战略。因而，将本次设计的高压变频器工作产生高次谐波控制技术应用后，不仅能够依据局部电路的实际情况做好干扰波的调节，也做好了干扰问题扩大的控制战略，实际应用效果自然也得到了保障。

结语

综上所述，为了能够消除风机机组高压变频器生产的高次谐波对电压系统的影响，需要生产企业明确高次谐波生成机理，并结合高压变频器产生高次谐波的具体问题、影响进行全面分析，针对性采用检测措施和消除措施，通常可以配置滤波器组形式消除或减少高次谐波，这样即可保障电力系统和风机机组系统的运行安全。

参考文献

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