供热系统变频调速高次谐波干扰的解决

李 明

(太原市热力公司第二供暖分公司，山西 太原 030001)



供热系统变频调速高次谐波干扰的解决

李 明

(太原市热力公司第二供暖分公司，山西 太原 030001)

分析了高次谐波干扰的危害，探讨了高次谐波对于变压器电流以及电压、感应电动机、电力电容器、开关设备、保护电器等存在的干扰问题，并依据高次谐波的不同扩散方式，提出了高次谐波干扰的解决方法。

供热系统，变频调速，高次谐波，干扰信号

0 引言

现阶段，科技取得高速发展的同时，也极大的促进了变频技术的不断进步。在我国的工业领域之中，变频技术得以广泛的应用，特别是对于供热工程来说，变频技术的应用则是更为的广泛。同时，变频技术对于供热工程来说，也是极为重要的一项技术，供热工程中的锅炉鼓风机装置以及引风机装置等均会应用到变频技术，同时也会应用到计算机技术，来共同完成对于供热系统闭环的调控，确保所供的风量大小可以更为的精准，以便更好的提升燃烧质量，以做到对锅炉的精准调控。因为变频所改变的是电压以及频率，而且属于无极调速的一种技术手段，其可以显著的增加用电装置服役期限，确保装置可以更加平稳的运行，具有十分优良的节能性。不过，在变频器的具体应用过程中，也会存在一定的问题。其中，最为主要的问题便是存在高次谐波的干扰问题。在此，对高次谐波干扰所带来的危害加以探讨，并提出解决高次谐波干扰的具体方法。而和通常我们所常见的无线电电磁干扰基本一致，由变频装置而形成的一些高次谐波，再经由一定的传导、电磁的辐射以及耦合等不同的方式，会对电源或者是邻近的一些用电装置造成一定的谐波污染。所谓传导指的是高次谐波依据电路中不同的阻抗而分别流入至电源之中以及并联在电路中的负载之中，从而会对电路中并联的一些电器装置造成一定的干扰。而耦合则指的是高次谐波进行传导时，和变频装置的输出线处于同一方向而敷设的一些导线，同时也会形成一定的电磁耦合现象，并产生一定的感应干扰。而所谓电磁辐射指的是变频装置在输出位置所产生的高次谐波，同样也会存在一定的辐射，而这些辐射也会对相邻的一些无线装置以及电气装置等形成一定的干扰。

1 高次谐波干扰的危害

通常高次谐波所产生的危害主要有下列几种表现：

1)变压器电流以及电压。谐波会使得变压器装置的铜损耗以及铁损耗有所增加，会导致变压器装置的温度有所升高，从而使变压器装置的绝缘性能降低，使变压器装置的容量富裕度有所降低。同时，谐波也会形成一定的共振和噪声。

2)感应电动机。电流以及电压谐波也会使得电动机装置的铜损耗以及铁损耗有所增加，同样会导致电动机装置的温度有所升高。另外，谐波电流对于电动机的转矩也能产生一定的影响，会形成一定的振动力矩，导致电动机装置出现周期性的变速问题，从而直接影响到电动机装置的输出效率，也会导致电动机装置产生一定的噪声。

3)电力电容器。若是出现一定的高次谐波，因为高次谐波具有较大的频率，会使电容器自身的阻抗在瞬时出现降低现象，此时会导致大量的电流涌入到电容器之中，从而引起电容器的温度急剧上升，严重时可能会对电容器造成较大的破坏，也有可能会导致共振现象的出现，并形成一定的振动以及噪声。

4)开关设备。因为有谐波电流的存在，会导致开关设备开启的过程之中形成非常大的电流变化，导致暂态恢复峰值的电压出现较大的增加，引起开关设备绝缘层的损坏，同时也可能导致开关发生跳脱问题，出现误动作。

5)保护电器。在电流之中存在的谐波，会形成额外的转矩，使得电器的动作特性得以改变，从而引发误动作，有可能会使保护电器的操作特性得以改变，或是引起线圈的损坏。

6)计量仪表。在谐波的作用之下，对计量仪表之中的感应盘会造成一定的影响，使之出现额外的转矩，从而使误差出现，影响到仪表的精度，严重时可能会使线圈被烧毁。

7)电力电子设备。电力电子设备一般会依靠精确的电源零交叉的原理，或者是电压的波形形态进行相关的操作以及调控。如果电压之中存在一定的谐波，会使零交叉位置发生移动，使得波形出现一定的改变，从而会产生较大的误动作。另外，高次谐波也将对电脑、电视以及音响等设备造成一定的干扰，会导致通讯的中断或者是出现杂信号，有可能会使设备出现一定的误动作。并且，也会对照明设备带来不利的影响。

2 高次谐波干扰的解决方法

在此，对供热工程应用量非常大的交直交间接式变频装置作为实例加以分析与讨论。通常，变频装置包含有整流装置、逆变装置、中间电路以及控制电路等四个不同的组成部分。这些部分之中，整流装置是由二极管或者是晶体管组合而成，其和交流电源是直接连在一起的，所具有的作用是把交流电源发出的交流电压转换为脉动式的直流电压。而中间电路则是起到对整流装置与逆变装置的连接作用，其能够确保脉动式的直流电压更加的稳定以及平滑，更好的供给于逆变装置。同时，再经由逆变装置和电动机最终实现能量的转换。逆变装置和负载相连接，其通过6个半导体开关而构成了三相桥式的逆变电路，对于主开关执行启动与断开，进行有规律性的控制，由此而得具有不同频率电压的三相交流电。控制回路则是和整流装置、中间回路以及逆变装置之间完成相关信息的交换与传输，同时通过信号实现对逆变装置开关的操作。

通过以上分析能够得出，变频技术进行无级调控的过程，其实是把交流电源加以整流与逆变的技术。因为在装置的内部，大部分是使用的一些非线性元件。因此，定会出现非常多的高次谐波，如此便会给电力系统带来较为严重的危害。

1)能够让电机装置、变压装置等一些电气装置之中的损耗增加，同时使装置中的电流增大，导致装置出现过热问题，使得一些绝缘层更加快速的老化，甚至无法使用。

2)会导致用电装置所具有的电感以及电力系统所具有的电容出现谐振问题。

3)导致相位控制装置由于受到信号的干扰而无法正常的进行工作。

4)导致个别的继电保护装置发生误操作或者是拒操作问题。

在高次谐波的传播过程中，一般是通过以下方式进行：

1)会以电磁波形式而在空气中形成一定的辐射。

2)会经由电源网络中的线路进行传播。

3)经由线路之间感应进行传播。

就高次谐波的传播方式不同，能够有针对性的探讨一些解决的方法。

1)针对高次谐波的辐射传播方式所形成的一定干扰信号，通常可以加设无线电抗干扰滤波装置，对高次谐波加以屏蔽。

2)针对高次谐波通过线路进行传播的问题，可以提高线路所具有的阻抗，使得在干扰频率范围内受到的干扰有所降低。能够通过加设内置的直流电抗装置的方法，也可以在高频装置的输入位置处加设上相应的交流电抗装置，从而有效的减小高次谐波的干扰。

3)针对高次谐波的感应方式而传播干扰信号的情况，可以采用科学的布设电线或是加设上良好的屏蔽装置，对高次谐波的干扰加以削弱。第一，对于强电的控制线以及弱电的控制线，要采取分开的方式进行埋敷。而且，两条线路之间的间隔应当大于200 mm。同时，将两条线路分别安装在两个不同的线槽之中。第二，对于强电控制线以及弱电控制线都要使用具有屏蔽功能的电缆。另外，要更好的对高次谐波进行屏蔽处理，应当在变频装置到电机装置的两侧位置，把相应的屏蔽进行接地处理。

3 结语

我们应当全面的了解高次谐波危害产生的原因以及传播的方式，才可以采用有效的解决方法，对高次谐波加以控制，以确保变频装置的功能可以不受影响。

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[3] 钱怡梦，朱建宁.并联电容器组抑制高次谐波放大的原理及措施[J].低碳世界，2015(33)：77-78.

The solution of higher harmonic interference of frequency conversion speed regulation of heating system

Li Ming

(SecondHeatingBranch,TaiyuanHeatingPowerCompany,Taiyuan030001,China)

This paper analyzed the harm of higher harmonic interference, discussed the existing interference problems of higher harmonic to transformer current and voltage, induction motor, power capacitor, switching equipment, protection appliances etc., and according to the different diffusion modes of higher harmonic, put forward the solving method of higher harmonic interference.

heating system, frequency conversion speed regulation, higher harmonic, interference signal

1009-6825(2017)15-0101-02

2017-03-18

李 明(1982- ),男，工程师

TU833.1

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