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摘 要：文章采用理论结合实践的方法，对广电企业无功补偿与谐波治理问题进行了系统的分析与探讨。研究认为，要充分认识用电负荷谐波对电网的冲击及危害，从源头抓起，改善用电设备的自然功率因数和减小用电负荷的谐波是根本措施，并对电力系统谐波治理的措施中的被动治理方式进行了详细的论述，最后提出了相应的建议，以期为实践应用提供理论参考。
关键词：无功补偿；谐波治理；措施
中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）11-0102-02
广电企业对电网的安全，电能的质量要求较高，然而，其内部的设备中，非线性负载不少，如各种晶闸管整流电子设备，使用直流电动机和变流器驱动、交流电动机变频调速驱动、变压器、电抗器、电力电子装置等。
解决好低压线路中的无功补偿和谐波源治理问题，提高低压系统中电能质量及安全运行、降低变压器、线路损耗、提高出力具有重要的意义。
我们可以参照国家技术监督局于1993年发布的中华人民共和国国家标准GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》，对各变压器运行线路分别进行谐波监测比对，结果发现，演播室线路谐波超标最大，其它常用线路相对较小。采取相应的措施，进行治理。
GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》标准如表1、表2所示。
根据上述国家标准，对广电企业内部设备所产生的谐波进行治理，以期达到国标，确保广播、电视节目的安全正常播出，对产生谐波设备管控，无功设备有效补偿，减小对电力系统的冲击已引起企业普遍关注和重视，采取相应对策，降低危害。
1 产生谐波的用电设备对电力系统设备的冲击及危
害
负载与设备容量的匹配是减小对电力系统的无功冲击、电压闪变、波形畸变及谐波危害的有效措施之一。当电动机、变压器、电抗器等用电设备容量、起动、运行方式的选择不合适时，就会造成功率因素低，有功功率降低，电压质量下降，我们就会采用电容补偿，但当电路参数具备谐波电压放大或谐振条件时，即使很小的谐波电流，也有可能造成很大的谐振电流和谐波过电压。并联谐振电路如图1所示。
变频器等设备都可以看作是谐波电流源。电路中参数XC可以是电容补偿设备，包括电缆等的充电电容（当谐波频率越高时，等值电容值越大，就越不能忽略）。当XC与（XS+ XT）的值相当时，并联后呈高阻抗特征，即使谐波电流源很小，也会产生很高的谐振电流及谐波过电压。导致电容器的爆炸，开关的误分、误合，拒分、拒合的事故。
2010年，某广电企业就因变频器同时使用数量较多、时间较长，没有引起关注谐波处理，谐波电流及过电压不断冲击补偿电容，最终引发电容爆炸、燃烧，导致二台电容补偿柜全部烧毁，泱及周边开关设备四台，一时全部空调设备停运。
其他谐波产生的原因是整流器、UPS电源、电子调速装备、荧光灯、计算机、可控硅调光器等电力电子设备和电器设备的使用。
因此解决电力系统的无功补偿及谐波治理应首先从源头抓起，改善负载与用电设备容量大小相适应，提高线路中的自然功率因数，减小产生谐波用电负荷是根本措施，同时采取适当的人工无功补偿和合宜滤波方法。
2 无功补偿谐波治理方法
作为电力企业用户，既要谐波滤波治理又要考虑无功补偿，为了兼顾二者，主要采用被动治理方法，通过采用改造单纯电容补偿，为LC串联组合而成滤波装置，称之为无源电力滤波器PPF；或外加有源电力滤波器APF；或者采用PPF和APF的组合来实现。根据不同的实际情况、场合，选择不同的滤波形式，以达到兼顾二者目的。
被动治理方式在吸收谐波的同时还可以进行无功补偿，运行维护也比较方便，具有较大的灵活性。
2.1 无源电力滤波器PPF
电力设备投入运行一段时间后，通过谐波监测采集数据会发现，各线路系统，主要发生不同的奇数、还是偶数次谐波，那么，我们可以通过数据参数分析，计算出不同的经电抗器、电容、电阻数据配合适当组合而成不同滤波装置，并联在低压系统中，除可以滤除谐波外，还兼起到无功补偿的作用。LC在谐波频率下，为阻抗回路吸收谐波。在基波频率下，提供无功电流以提高功率因数。它的典型应用主要是含有一组容量大于200 kVA的非线性负荷（变速传动装置、UPS、整流器等）的电气系统，需要功率因数校正的电气系统，必须降低电压畸变以避免干扰敏感负荷的电气设备，以及必须降低电流畸变以避免过载的电气设备。
单调谐滤波器为L、C串联组成，单调谐滤波原理如图2所示。
广电企业中，为了防止因停电事故发生造成停播事故的发生，而在发射端，播出端安装UPS备用电源，在同一变压器系统中，同时供其它设备用电，感性设备如电动机等，在这样的电力系统中，必须兼顾二者，采用无源滤波器比较好。也适合在调频空调用电系统的线路中。
广电企业中另一个主要的谐波源，来自大型演播室的可控硅调光设备，虽然，我们会采取灯光用电单独变压器供电，独立的一个供电系统，可控硅调光控制器，是一个谐波源，这并不能消除上级电力系统谐波影响，我们主要采用在可控硅调光设备的0.4 kV低压出线端，就地并联与容量相应的外加有源滤波器，控制谐波的扩大延伸到系统中。避免对其它演播室灯光系统的干扰。因为，设计时，往往多个演播室灯光用电联接在同一台变压器中，分路供电，避免不同线路用电设备的相互影响，导致低压配电系统开关故障发生。
2.2 有源滤波器APF（active power filter）
有源电力滤波器的原理，是由自关断电力电子器件构成，它向交流电网注入补偿电流，其幅值与负载注入电网的谐波电流的大小相等，相位差180°，以抵消负载所产生的谐波电流。将它外加并联在演播室可控硅调光器0.4 kV低压出线端，因为演播室灯光变化，是由演出节目需要而定，我们就是利用其电力电子变流器的高可控性和快速响应性，动态跟踪及时滤波作用，保证低压配电系统的安全运行，其系统构成如图3所示。
2.3 无功补偿与谐波治理的几点建议
①无论是无源电力滤波器，还是有源电力滤波器各有优缺点，必须根据各单位实际情况，进行合理选择不同的方式。
②在选择无源电力器时，要根据发生的谐波奇偶数发生的情况，无源滤波装置的组合选择不同的方式。
③选择就地滤波，集中滤波，考虑满足无功补偿的要求。
④在大功率容量用户，宜采用大功率注入式混合型有源滤波器HSHIAPF（High-capacity shunt hybrid injection type active power filter），
这是国内外谐波治理的发展趋势，也是重点发展的方向，如果有经济条件的单位可以考虑应用。
参考文献：
[1] 张协申.无功功率补偿电容器与线路谐波的相互影响[J].机电信息，2011，（6）.
关键词：无功补偿；谐波治理；措施
中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）11-0102-02
广电企业对电网的安全，电能的质量要求较高，然而，其内部的设备中，非线性负载不少，如各种晶闸管整流电子设备，使用直流电动机和变流器驱动、交流电动机变频调速驱动、变压器、电抗器、电力电子装置等。
解决好低压线路中的无功补偿和谐波源治理问题，提高低压系统中电能质量及安全运行、降低变压器、线路损耗、提高出力具有重要的意义。
我们可以参照国家技术监督局于1993年发布的中华人民共和国国家标准GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》，对各变压器运行线路分别进行谐波监测比对，结果发现，演播室线路谐波超标最大，其它常用线路相对较小。采取相应的措施，进行治理。
GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》标准如表1、表2所示。
根据上述国家标准，对广电企业内部设备所产生的谐波进行治理，以期达到国标，确保广播、电视节目的安全正常播出，对产生谐波设备管控，无功设备有效补偿，减小对电力系统的冲击已引起企业普遍关注和重视，采取相应对策，降低危害。
1 产生谐波的用电设备对电力系统设备的冲击及危
害
负载与设备容量的匹配是减小对电力系统的无功冲击、电压闪变、波形畸变及谐波危害的有效措施之一。当电动机、变压器、电抗器等用电设备容量、起动、运行方式的选择不合适时，就会造成功率因素低，有功功率降低，电压质量下降，我们就会采用电容补偿，但当电路参数具备谐波电压放大或谐振条件时，即使很小的谐波电流，也有可能造成很大的谐振电流和谐波过电压。并联谐振电路如图1所示。
变频器等设备都可以看作是谐波电流源。电路中参数XC可以是电容补偿设备，包括电缆等的充电电容（当谐波频率越高时，等值电容值越大，就越不能忽略）。当XC与（XS+ XT）的值相当时，并联后呈高阻抗特征，即使谐波电流源很小，也会产生很高的谐振电流及谐波过电压。导致电容器的爆炸，开关的误分、误合，拒分、拒合的事故。
2010年，某广电企业就因变频器同时使用数量较多、时间较长，没有引起关注谐波处理，谐波电流及过电压不断冲击补偿电容，最终引发电容爆炸、燃烧，导致二台电容补偿柜全部烧毁，泱及周边开关设备四台，一时全部空调设备停运。
其他谐波产生的原因是整流器、UPS电源、电子调速装备、荧光灯、计算机、可控硅调光器等电力电子设备和电器设备的使用。
因此解决电力系统的无功补偿及谐波治理应首先从源头抓起，改善负载与用电设备容量大小相适应，提高线路中的自然功率因数，减小产生谐波用电负荷是根本措施，同时采取适当的人工无功补偿和合宜滤波方法。
2 无功补偿谐波治理方法
作为电力企业用户，既要谐波滤波治理又要考虑无功补偿，为了兼顾二者，主要采用被动治理方法，通过采用改造单纯电容补偿，为LC串联组合而成滤波装置，称之为无源电力滤波器PPF；或外加有源电力滤波器APF；或者采用PPF和APF的组合来实现。根据不同的实际情况、场合，选择不同的滤波形式，以达到兼顾二者目的。
被动治理方式在吸收谐波的同时还可以进行无功补偿，运行维护也比较方便，具有较大的灵活性。
2.1 无源电力滤波器PPF
电力设备投入运行一段时间后，通过谐波监测采集数据会发现，各线路系统，主要发生不同的奇数、还是偶数次谐波，那么，我们可以通过数据参数分析，计算出不同的经电抗器、电容、电阻数据配合适当组合而成不同滤波装置，并联在低压系统中，除可以滤除谐波外，还兼起到无功补偿的作用。LC在谐波频率下，为阻抗回路吸收谐波。在基波频率下，提供无功电流以提高功率因数。它的典型应用主要是含有一组容量大于200 kVA的非线性负荷（变速传动装置、UPS、整流器等）的电气系统，需要功率因数校正的电气系统，必须降低电压畸变以避免干扰敏感负荷的电气设备，以及必须降低电流畸变以避免过载的电气设备。
单调谐滤波器为L、C串联组成，单调谐滤波原理如图2所示。
广电企业中，为了防止因停电事故发生造成停播事故的发生，而在发射端，播出端安装UPS备用电源，在同一变压器系统中，同时供其它设备用电，感性设备如电动机等，在这样的电力系统中，必须兼顾二者，采用无源滤波器比较好。也适合在调频空调用电系统的线路中。
广电企业中另一个主要的谐波源，来自大型演播室的可控硅调光设备，虽然，我们会采取灯光用电单独变压器供电，独立的一个供电系统，可控硅调光控制器，是一个谐波源，这并不能消除上级电力系统谐波影响，我们主要采用在可控硅调光设备的0.4 kV低压出线端，就地并联与容量相应的外加有源滤波器，控制谐波的扩大延伸到系统中。避免对其它演播室灯光系统的干扰。因为，设计时，往往多个演播室灯光用电联接在同一台变压器中，分路供电，避免不同线路用电设备的相互影响，导致低压配电系统开关故障发生。
2.2 有源滤波器APF（active power filter）
有源电力滤波器的原理，是由自关断电力电子器件构成，它向交流电网注入补偿电流，其幅值与负载注入电网的谐波电流的大小相等，相位差180°，以抵消负载所产生的谐波电流。将它外加并联在演播室可控硅调光器0.4 kV低压出线端，因为演播室灯光变化，是由演出节目需要而定，我们就是利用其电力电子变流器的高可控性和快速响应性，动态跟踪及时滤波作用，保证低压配电系统的安全运行，其系统构成如图3所示。
2.3 无功补偿与谐波治理的几点建议
①无论是无源电力滤波器，还是有源电力滤波器各有优缺点，必须根据各单位实际情况，进行合理选择不同的方式。
②在选择无源电力器时，要根据发生的谐波奇偶数发生的情况，无源滤波装置的组合选择不同的方式。
③选择就地滤波，集中滤波，考虑满足无功补偿的要求。
④在大功率容量用户，宜采用大功率注入式混合型有源滤波器HSHIAPF（High-capacity shunt hybrid injection type active power filter），
这是国内外谐波治理的发展趋势，也是重点发展的方向，如果有经济条件的单位可以考虑应用。
参考文献：
[1] 张协申.无功功率补偿电容器与线路谐波的相互影响[J].机电信息，2011，（6）.