机场电力系统谐波治理与节能分析

机场电力系统谐波治理与节能分析

王文杰

（四川省机场集团有限公司动力能源管理部四川成都市610000）

摘要：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，电网谐波可以提高人们对电力系统谐波、谐波源以及谐波治理重要性的认识，推动并增强人们对电力系统谐波测试分析的能力。能够减少电力谐波引起的危害，降低故障发生频率，确保经济损失降到最低。对机场电力系统来讲，也是深受谐波的影响。针对机场电力系统的谐波治理及节能进行分析意义重大。

关键词：机场；电力系统；谐波治理；节能分析

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，又是执行国家节能政策任务的关键部门。所以机场需要考虑电力系统的稳定性，特别是随着机场电力系统自动化程度越来越高，更多的变频设备在机场中应用，谐波污染的问题越来越严重，所以治理电力系统的谐波任务异常繁重。谐波检测是采取谐波治理措施有利的依据及基础，也是对继电保护、判断故障点和故障类型等工作的重要前提。因此，通过有限的谐波源监测点数据量化评估谐波发射水平，有助于对各谐波源所产生的谐波污染问题进行更明确的责任划分。

1、机场主要谐波源及其危害

1.1机场主要谐波源

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、高压钠灯、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;

1.2谐波危害

谐波对电容器有严重的影响，导致电网和补偿电网无功功率的并联电容器出现串联谐振;谐波对断路器以及剩余电流动作保护装置等会产生干扰，导致据动现象的出现，高次谐波组成较大的时候会使得断路器的分断能力下降;谐波过大的时候影响电能计量表的准确性;由于谐波的存在导致与补偿无功的电容器出现谐振，造成谐波过电压或者过电流现象的出现;谐波电流使得配电线路的损耗增大，影响输电能力;谐波导致电动机产生损耗，降低使用效率。谐波还会使电视机、计算机的图形畸变，画面亮度发生波动变化，并使机内的元件出现过热，使计算机及数据处理系统出现错误，对机场塔台来说是极度危险的。

2、机场电力系统谐波的治理

2.1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。

2.2装设静止无功补偿装置

高压静止无功补偿装置是由静止元件构成的并联可控无功功率补偿装置，通过改变其容性以维持或控制电力系统的特定参数。系统研究一般应包括动态特性的研究，谐波、负序、电压波动和闪变的研究以及过电压的研究，但是当系统发生扰动时，应从暂态和动态稳定角度评估所有规定的功能。户外布置的电容器装置应设置防止凝露引起污闪事故的措施。根据现场条件设置三相共用的框架。当电容器双排布置时，框架和墙之间的宽度不应小于1m。当采用电压互感器作放电装置时宜采用全绝缘产品;当电容器的绝缘水平低于电网绝缘水平时，应将电容器的外壳应与框架可靠连接;电容器室与相邻两电容器室之间的防火隔墙如需开门时，应能向两个方向开启。

2.3安装滤波器

滤波器是目前研究最多的谐波抑制方法。当发生串联谐振时使滤波器两端该次谐波的电压几乎接近零，以便达到治理谐波的目的。这种方法的主要缺点使Lc滤波器过载甚至烧毁。采用有源电力滤波器是从补偿对象中检测出谐波电流，促使电网电流只含有基波分量。这种滤波器受到广泛的重视。

有源滤波器配置图：

2.4加大检测力度

谐波检测和谐波源定位的目的都是为了减少系统阻抗，即提高供电电压等级。该方法主要用电设备是电弧炉，经过了5次、7次谐波治理使这些非线性负荷的电气距离大大下降，但这种方法往往需要和电网发展规划相协调。

3、机场电力系统节能分析

3.1选择合理的变压器

供电系统的电力传输是借助电压转换完成，电压转换需要变压器的支持，由于变压器的运行时间较长，所以从变压器方面考虑节能可能性比较大，合理的选择变压器设备，降低变压器的损耗，减少电能的损耗。

3.2选择合理的电动机

电动机实现节能的关键在于促进功率因数及工作效率的优化，在实际生产过程中选择合理的电动机，当需要增加电动机轻载的时候可以通过调速变频设备控制电动机的运行速率，减少电动机的空载和轻载，实现电能节约的目的。

3.3控制设备能耗

实际上，电缆、电机、电容器的损耗均是由基波损耗和谐波损耗构成。各种谐波损失和谐波的次数有一定的比例关系，即谐波次数越高对于节能影响越大。所以，必须根据谐波损耗总计算公式，计算出谐波损耗是基波损耗的K倍，而K值在实际过程中往往大于1.5，因此谐波治理带来的线损和变损的节电率就在4.5%以上。

3.4不断提升配电系统功率因数

提升配电系统的功率因数减少功率消耗，主要通过以下措施完成，降低用电无功设备的损耗;设置静电电容器，就电能的损耗进行补偿。

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。

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