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[摘 要]随着我国大型机械电气配套工程运用的不断加深，经常会出现谐波的问题，严重影响到了企业运行的效率。为此，本文从动态无功补偿的现实意义出发，深入分析了大型机械电气配套工程中供电系统谐波存在的问题，包括变压器和铁芯设备的谐波问题、变流装置类型的谐波问题以及无功补偿装置的谐波问题三个方面，然后对大型机械电气配套工程中供电系统谐波的危害进行了全面的分析，最后基于动态性补偿技术下的大型机械电气配套工程中供电系统谐波治理方案进行论述，涵盖了对电路进行适当改造、采用无源谐波吸收静态补偿装置、选取合适的有源电滤波器三个方面。
[关键词]动态性补偿技术；大型机械；供电系统；谐波治理
中图分类号：TM711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0088-01
一、动态无功补偿的现实意义
动态无功补偿的现实意义主要体现在可以降低供配电系统的日常损耗，增强器利用效率[1]。通过对系统功率因素的适当调整，也可以大幅度增强供配电系统在网络电压幅值上的控制力度，构建一个比较稳定、持续的供配电系统网络电压。最后，通过动态无功补偿可以减弱或降低谐波电流对供配电系统造成的破坏。
二、大型机械电气配套工程中供电系统谐波问题分析
2.1 变压器和铁芯设备的谐波问题
变压器和铁芯设备的谐波问题主要体现在变压器和铁芯设备的谐波主要是由于励磁回路的非线性而引起的。其中铁芯磁化曲线决定了励磁电流和磁通在系统中所处的关系，外加上磁化曲线的非线性，在考虑到磁滞效应的影响时，非常容易出现励磁电流非正弦的情况而引发励磁电流波形更加趋向于扭曲的结果[2]。实践发现，变压器励磁电流谐波含量在很大程度上跟铁芯的饱和程度存在着密切的关联。谐波电流的过大的情况往往是由于空载时的铁芯饱和造成的。
2.2 变流装置类型的谐波问题
变流装置类型的谐波问题主要表现在目前许多大型的直流提升机、变频器、交流焊接设备等等会造成大量的谐波问题，严重影响到了各种类型的用电设备，其中无功补偿设备带来的问题最为突出[3]。影响程度轻的会出现耗能的大幅度增加，严重时往往会导致设备的损害，威胁到企业正常的日常运行，降低了安全生产。
2.3 无功补偿装置的谐波问题
在许多的供配电系统中，谐波电流源是实际过程发生谐波的主要来源。在并联性的电容器进行无功补偿的供配电系统中，电网、电容器分别以感抗、容抗为主。一般在工频情况下，并联电容器的容抗作用往往会比系统的感抗作用大出许多倍，通过无功率对系统电网进行对应的无功率补偿[4]。然而，在许多情况下，例如有谐波背景的系统中，大量的非线性负荷会大大增强谐波电流注入到电网中的流量，从而基于电网感抗显著增强以及补偿系统容抗显著减少的特征，促使谐波电流流向电容器的各分支路，从而产生各种故障。另外，对于无功率补偿系统的调谐频率而言，存在特定频率的谐波电流源时，谐波电流会被放大许多倍，发生并联谐振或者是串联谐振的严重后果。
三、大型机械电气配套工程中供电系统谐波的危害分析
在并联电容器组补偿系统中，如果系统的阻抗作用由于特定的频率促使其跟并联补偿电容器组发生了谐振，往往会在引起谐波源注入到系统的同时，放大电容器组谐波的电流量，给系统造成灾难性的后果[5]。大型机械电气配套工程中供电系统谐波的危害主要体现在以下两个方面。首先是并联谐振。对于一个系统中存在的谐波来说，系统等值电感以及并联电容器的并联会在电容器组容抗和系统总电抗相等时，借助于一定的频率，产生可以从谐波电流源看到的电感及电容的并联型阻抗值极高的情况，也就是并联谐振；其次是串联谐振。在电网中存在高电压的谐波時，变压器的感抗阻会与补偿电容器组的容抗阻结合构成一个串联的系统。在变压器的感抗阻与补偿电容器组的容抗阻相等时，就会将有限的谐波电压转变成高幅度的谐波电流，从而引发电容器故障[6]。这就是串联谐振。
四、基于动态性补偿技术下的大型机械电气配套工程中供电系统谐波治理方案
4.1 对电路进行适当改造
对电路进行适当改造主要是针对谐波源以及功率因素比较低的整流电流而言的。通过对交直流电焊设备电路的适当改造，减少输入电流谐波。其中多重化连接就是增加换流装置的动脉数，从而就会增加谐波的次数，最终影响谐波电流的大小，保障系统的稳定性[7]。
4.2 采用无源谐波吸收静态补偿装置
无源谐波吸收静态补偿装置往往由具有适当数值的电容、电阻以及电感组成。可以根据补偿无功率实际的需要选择配电器。将电容器分成几个组，每组串联适当的电阻，进而调谐到一定次谐波出串联谐振上，进行谐波的吸收。这种条谐波器的适用范围比较狭窄，次数也比较低[8]。对于较高次数的高次性的谐波可以安装高通滤波器进行吸收。无源谐波吸收静态补偿装置是传统上进行无功率补偿以及谐波治理的方式，具有投资小、见效快、结构简单、维护方面以及运行安全等等一系列优点，被广泛运行到当下的谐波治理中。
4.3 选取合适的有源电滤波器
通过选取合适的有源电滤波器，并将其进行串联或者是并联到主电路中去，可以动态的治理谐波问题，并且其特性往往不受系统环境的变化而改变。有源电滤波器往往是由检测电路电流定向跟踪及监控系统、驱动电流以及主电路组成三个部分组成。通过时刻检测系统电网的电压、电流值来进行运算，并且将运算后的指令发送到系统控制中心，最终完成控制主电路产生谐波补偿电流的工作，消除系统谐波。这种滤波器对不同频率、幅值都能够充分的反应，进行后期的定向跟踪及补偿。由于不受制于系统抗阻的影响，就可消除与系统抗阻及负载应发的谐振问题。
五、结语
由于我国大型机械设备的广泛使用以及电气配套工程运用的不断加深，经常会出现谐波的问题，严重影响到了企业运行的效率。为此，本文从动态无功补偿的现实意义出发，深入分析了大型机械电气配套工程中供电系统谐波存在的问题，包括变压器和铁芯设备的谐波问题、变流装置类型的谐波问题以及无功补偿装置的谐波问题三个方面，然后对大型机械电气配套工程中供电系统谐波的危害进行了全面的分析，最后基于动态性补偿技术下的大型机械电气配套工程中供电系统谐波治理方案进行论述，涵盖了对电路进行适当改造、采用无源谐波吸收静态补偿装置、选取合适的有源电滤波器三个方面，希望可以为后期的谐波治理和兼顾无功补偿综合治理提供一个可行的参考依据。
参考文献
[1] 王兆安，杨君，刘进军.谐波抑制和无功率补偿[M]北京：机械工业出版社，1999.
[2] 孙涵芳.intel6位单片机[M]北京：北京航天大学出版社，1995.
[3] 殷文亭，张红卫，张学军，高波.无功功率动态补偿方法[J].电气时代，2013，12（04）：111-113.
[4] 刘心爱.铁路智能型箱式变电站操作电源分析[J].铁道标准设计，2010，10（11）：23-24.
[5] 金铁，陈光，陈利军，伍辉平.风力发电与输变电设备[J].电气技术，2009，12（08）：67-68.
[6] 马当先.静式动态无功补偿系统的应用[J].钢铁，2012，37，（08）：54-56.
[7] 宁金铭.浅谈低压无功动态补偿装置[J].电力电容器，2011，12（03）：666-668.
[8] 舒安民.浅谈大型机械厂电气配套工程中供电系统谐波治理和动态补偿技术[J].中国科技纵横，2011，12（04）：444-446.
[关键词]动态性补偿技术；大型机械；供电系统；谐波治理
中图分类号：TM711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0088-01
一、动态无功补偿的现实意义
动态无功补偿的现实意义主要体现在可以降低供配电系统的日常损耗，增强器利用效率[1]。通过对系统功率因素的适当调整，也可以大幅度增强供配电系统在网络电压幅值上的控制力度，构建一个比较稳定、持续的供配电系统网络电压。最后，通过动态无功补偿可以减弱或降低谐波电流对供配电系统造成的破坏。
二、大型机械电气配套工程中供电系统谐波问题分析
2.1 变压器和铁芯设备的谐波问题
变压器和铁芯设备的谐波问题主要体现在变压器和铁芯设备的谐波主要是由于励磁回路的非线性而引起的。其中铁芯磁化曲线决定了励磁电流和磁通在系统中所处的关系，外加上磁化曲线的非线性，在考虑到磁滞效应的影响时，非常容易出现励磁电流非正弦的情况而引发励磁电流波形更加趋向于扭曲的结果[2]。实践发现，变压器励磁电流谐波含量在很大程度上跟铁芯的饱和程度存在着密切的关联。谐波电流的过大的情况往往是由于空载时的铁芯饱和造成的。
2.2 变流装置类型的谐波问题
变流装置类型的谐波问题主要表现在目前许多大型的直流提升机、变频器、交流焊接设备等等会造成大量的谐波问题，严重影响到了各种类型的用电设备，其中无功补偿设备带来的问题最为突出[3]。影响程度轻的会出现耗能的大幅度增加，严重时往往会导致设备的损害，威胁到企业正常的日常运行，降低了安全生产。
2.3 无功补偿装置的谐波问题
在许多的供配电系统中，谐波电流源是实际过程发生谐波的主要来源。在并联性的电容器进行无功补偿的供配电系统中，电网、电容器分别以感抗、容抗为主。一般在工频情况下，并联电容器的容抗作用往往会比系统的感抗作用大出许多倍，通过无功率对系统电网进行对应的无功率补偿[4]。然而，在许多情况下，例如有谐波背景的系统中，大量的非线性负荷会大大增强谐波电流注入到电网中的流量，从而基于电网感抗显著增强以及补偿系统容抗显著减少的特征，促使谐波电流流向电容器的各分支路，从而产生各种故障。另外，对于无功率补偿系统的调谐频率而言，存在特定频率的谐波电流源时，谐波电流会被放大许多倍，发生并联谐振或者是串联谐振的严重后果。
三、大型机械电气配套工程中供电系统谐波的危害分析
在并联电容器组补偿系统中，如果系统的阻抗作用由于特定的频率促使其跟并联补偿电容器组发生了谐振，往往会在引起谐波源注入到系统的同时，放大电容器组谐波的电流量，给系统造成灾难性的后果[5]。大型机械电气配套工程中供电系统谐波的危害主要体现在以下两个方面。首先是并联谐振。对于一个系统中存在的谐波来说，系统等值电感以及并联电容器的并联会在电容器组容抗和系统总电抗相等时，借助于一定的频率，产生可以从谐波电流源看到的电感及电容的并联型阻抗值极高的情况，也就是并联谐振；其次是串联谐振。在电网中存在高电压的谐波時，变压器的感抗阻会与补偿电容器组的容抗阻结合构成一个串联的系统。在变压器的感抗阻与补偿电容器组的容抗阻相等时，就会将有限的谐波电压转变成高幅度的谐波电流，从而引发电容器故障[6]。这就是串联谐振。
四、基于动态性补偿技术下的大型机械电气配套工程中供电系统谐波治理方案
4.1 对电路进行适当改造
对电路进行适当改造主要是针对谐波源以及功率因素比较低的整流电流而言的。通过对交直流电焊设备电路的适当改造，减少输入电流谐波。其中多重化连接就是增加换流装置的动脉数，从而就会增加谐波的次数，最终影响谐波电流的大小，保障系统的稳定性[7]。
4.2 采用无源谐波吸收静态补偿装置
无源谐波吸收静态补偿装置往往由具有适当数值的电容、电阻以及电感组成。可以根据补偿无功率实际的需要选择配电器。将电容器分成几个组，每组串联适当的电阻，进而调谐到一定次谐波出串联谐振上，进行谐波的吸收。这种条谐波器的适用范围比较狭窄，次数也比较低[8]。对于较高次数的高次性的谐波可以安装高通滤波器进行吸收。无源谐波吸收静态补偿装置是传统上进行无功率补偿以及谐波治理的方式，具有投资小、见效快、结构简单、维护方面以及运行安全等等一系列优点，被广泛运行到当下的谐波治理中。
4.3 选取合适的有源电滤波器
通过选取合适的有源电滤波器，并将其进行串联或者是并联到主电路中去，可以动态的治理谐波问题，并且其特性往往不受系统环境的变化而改变。有源电滤波器往往是由检测电路电流定向跟踪及监控系统、驱动电流以及主电路组成三个部分组成。通过时刻检测系统电网的电压、电流值来进行运算，并且将运算后的指令发送到系统控制中心，最终完成控制主电路产生谐波补偿电流的工作，消除系统谐波。这种滤波器对不同频率、幅值都能够充分的反应，进行后期的定向跟踪及补偿。由于不受制于系统抗阻的影响，就可消除与系统抗阻及负载应发的谐振问题。
五、结语
由于我国大型机械设备的广泛使用以及电气配套工程运用的不断加深，经常会出现谐波的问题，严重影响到了企业运行的效率。为此，本文从动态无功补偿的现实意义出发，深入分析了大型机械电气配套工程中供电系统谐波存在的问题，包括变压器和铁芯设备的谐波问题、变流装置类型的谐波问题以及无功补偿装置的谐波问题三个方面，然后对大型机械电气配套工程中供电系统谐波的危害进行了全面的分析，最后基于动态性补偿技术下的大型机械电气配套工程中供电系统谐波治理方案进行论述，涵盖了对电路进行适当改造、采用无源谐波吸收静态补偿装置、选取合适的有源电滤波器三个方面，希望可以为后期的谐波治理和兼顾无功补偿综合治理提供一个可行的参考依据。
参考文献
[1] 王兆安，杨君，刘进军.谐波抑制和无功率补偿[M]北京：机械工业出版社，1999.
[2] 孙涵芳.intel6位单片机[M]北京：北京航天大学出版社，1995.
[3] 殷文亭，张红卫，张学军，高波.无功功率动态补偿方法[J].电气时代，2013，12（04）：111-113.
[4] 刘心爱.铁路智能型箱式变电站操作电源分析[J].铁道标准设计，2010，10（11）：23-24.
[5] 金铁，陈光，陈利军，伍辉平.风力发电与输变电设备[J].电气技术，2009，12（08）：67-68.
[6] 马当先.静式动态无功补偿系统的应用[J].钢铁，2012，37，（08）：54-56.
[7] 宁金铭.浅谈低压无功动态补偿装置[J].电力电容器，2011，12（03）：666-668.
[8] 舒安民.浅谈大型机械厂电气配套工程中供电系统谐波治理和动态补偿技术[J].中国科技纵横，2011，12（04）：444-446.