谐波对港口电气设备的影响

张家滨　王鑫　乔宏琦

摘 要：伴随着我国港口建设工程的不断加速，我国的港口管理以及运行对于电气设备的依赖程度也在不断提升过程中。目前我国的港口都在广泛应用电气设备。虽然电气设备在港口的应用过程中起到了非常好的使用效果，并且实现了港口的电气自动化，但是在实际的电气设备应用过程中还是存在着一定的问题，谐波的问题就是一个非常严重的问题。文章主要针对谐波对于港口电气设备的主要影响进行详细的阐述以及分析，希望通过文章的阐述以及分析能够有效提升我国电气设备在港口的应用效率，实现电气设备作用的最大化，同时也为我国港口建设的不断推进以及发展贡献力量。

关键词：谐波；电气设备；电力系统；港口；概念

中图分类号：TM76 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）04-0185-02

Abstract： With the continuous acceleration of port construction in China， the port management and operation of our country rely on electrical equipment in the process of continuous upgrading. At present， the ports in our country are widely used in electrical equipment. Although the electrical equipment has played a very good use effect in the application process of the port， and has realized the electric automation of the port， but in the actual electrical equipment application process there are still problems， one of the most serious problems is the problem of the harmonic wave. This article mainly aims at the influence of the harmonic wave on the port electrical equipment， carries on detailed elaboration and analysis， hoping that through the article's elaboration and analysis it can effectively enhance our country electrical equipment in the port application efficiency， maximize the role of electrical equipment， and contribute to the continuous promotion and development of port construction in China.

Keywords： harmonic wave； electrical equipment； power system； port； concept

在我國经济不断发展的今天，我国的港口建设也在不断加快步伐当中，港口建设对于我国的经济发展起到了非常好的推动作用。在通常情况下，我国的港口在应用电气设备的过程中都会选择大范围的使用硅整流电气设备以及可控硅变流电气设备，但是在港口堆场中使用的电气照明设备主要的光源为点光源，属于放电类的光源设备之一。港口堆场中的放电类电气设备在使用的过程中，会由于一定的外在负载的影响下，产生一定的谐波，这种产生的谐波通常为不同层次的电气谐波。谐波的出现对导致港口堆场中的电气设备出现一定的影响，并且产生一定的问题，例如谐波会对电气设备中的发动机造成发热的状况，或者是谐波会影响港口电气变压器出现跳闸的问题，谐波对于港口电气设备的影响严重的情况会造成港口出现火灾隐患，因此谐波的存在会大大降低港口电气设备的使用效率，极大程度上抑制了电气设备发挥出最大作用，同时谐波的出现还会造成非常严重的人身安全隐患。一旦谐波的存在对港口的电气设备造成了严重的影响，就会让港口建设过程中对于电气设备的投入力度不断加大，无形中加大了港口的建设成本。目前在我国的港口电气设备使用的过程中谐波的存在已经逐渐变成了一项必须解决和处理的工作之一。谐波的存在不仅仅能够对电气设备造成应用质量下降的问题，同时也会对港口的正常运行造成很大的困扰，下面进行详细的阐述以及分析。

1 在港口电气设备应用过程中谐波的主要含义

在上世纪的二十年代初，在港口电气设备应用的过程中，人们对于谐波的相关问题就有了非常充分的了解和认识。从电气的角度来分析，谐波就是在港口电气设备对于电量的不断周期性的往复运转过程中，对于非正弦用电量采取的一种分解状态，这种分解我们称之为傅里叶技术电量分解。在分解过程中产生的频率一般情况下都大于基波的固有频率的电气电流应用而产生的电量。从电力角度来分析，谐波就是指在不同的情况下产生的不同于单一频率交流电的各种成分。从广义的角度来分析，谐波还可以分为三种形式的谐波，首先是简谐波，其次是次谐波，最后是分数谐波等等。除了上述的谐波分类，在目前的科学技术发展的过程中我们还有很多形式 的谐波被发现。

2 在港口电气设备应用的过程中谐波产生的主要因素

根据上文提及的谐波的具体概念我们可以得出，谐波的存在实际上是一种电力非线性的电力负载。在港口电气设备运行的过程中受到这种电力负载的影响会让基波的电流出现畸变，这样就产生的电力谐波。在港口电气设备实际应用的过程中，谐波产生的主要因素大致有三个，首先是电气系统中的变压器在正常使用的过程中能够产生谐波，其次是港口电气中的充电光源在实际使用的过程中会产生谐波，最后是港口电气系统中的整流设备在使用的过程中能够产生谐波。上述的三种产生谐波的方式是目前港口电气设备运行的过程中最为常见的，下面针对这一问题进行详细的阐述以及研究分析。endprint

2.1 港口电气设备应用过程中，变压器使用中存在的谐波

在港口电气设备应用的规程中，变压器是一个非常重要的电气元件。在实际的应用过程中变压器设备内部的铁芯会呈现出一种磁化的电力曲线，同时以一种饱满的状态呈现出来。很多时候在港口变压器使用的过程中，为了追求经济利益的最大化，我们在实际的应用过程中就会选择上述的铁芯磁化电力曲线来作为运行过程中的使用曲线，但是需要注意的一点是在这种情况下，变压器内部产生的磁化电流会出现有一种顶尖波形，这种顶尖波形就是我国电气上常说的奇次谐波。港口变压器产生的奇次谐波主要同变压器的三种因素有关，首先是变压器内部的磁路具体结构，其次是变压器内部的铁芯实际饱和状态，最后是变压器内部的铁芯的大小。根据上述三种不同因素的变化，变压器内部产生的谐波也会发生相应的变化。

2.2 港口电气设备应用过程中，充电光源应用中存在的谐波

在港口电气设备中，照明设备是非常常见的一种电气设备，通常情况下我们的港口在运行的过程中都会选择气体放点形式的充电光源作為电气设备的照明光源，但是在实际的应用过程中充电光源在稳定性以及持续性上并没有太大的优势，是一种非常不稳定的电源供应，这主要是由于充电光源中的光源是一种非线性的光源，这样就决定了其不稳定性。为了有效克服这样的问题，港口企业在照明系统运行的过程中为了有效降低伏安特性的负性，同创采用的电感连接方式为串联形式，除了电感的连接形式为串联，电阻的连接形式通常也为串联的形式。这种串联的形式我们称之为镇流器。由于在港口照明设备使用的过程中，需求量特别大，因此充电光源的数量也非常大，这样就会导致非常严重的光源非线性曲线问题，这种情况就会导致谐波的出现，根据相关的统计结果显示，这种情况下的谐波通常会占到应用基波的百分之二十甚至以上。大量的谐波的存在会对港口照明系统的稳定性造成很大的干扰。

2.3 港口电气设备应用过程中，整流设备应用中存在的谐波

在港口电气设备运行的过程中，电路中通常会存在电感，电阻以及电容。在通常情况下，电气设备中的流动电流同电气设备中被施加的实际电压是一种正比的关系。如果在实际的电气设备应用的过程中施加的电压为正弦电压，那么电气设备中产生的运行电流也是正弦电流的情况下，这种情况就不会存在谐波的产生。但是在实际的应用过程中，电压同电流会呈现出一种非线性负荷，这种情况下，施加的电压同运行流动的电流就不是一种正弦的状态，这种状态下就会导致谐波的出现。在港口电气设备运行的过程中，整流电气设备主要包含了两种，首先是镇流器，其次是逆变器。整流器的作用是能够将电气设备中的交流电有效的转化为直流电，逆变器恰好相反，逆变器能够将电气设备中的直流电有效的转化成为交流电。但是需要注意的一点是在电流转化的过程中，除了会呈现出正弦波形之外，还会出现高次负弦波。高次负弦波就是一种谐波形式的存在，这种谐波的存在对于整个港口电气设备会造成电力污染，极大程度上降低了电气设备的运行效果。

3 在港口电气设备应用的过程中谐波的存在造成的具体影响

首先，在港口电气设备运行的过程中，谐波的产生能够在很大程度上对电气线路中的输电线造成运行稳定性方面的影响。其次，在港口电气设备运行的过程中，谐波的产生能够对港口电气系统中的变压器造成性能方面的影响。再次，在港口电气设备运行的过程中，谐波的产生能够对港口的电气设备中的电动机的运行效率以及运行稳定性造成严重的影响。第四，在港口电气设备运行的过程中，谐波的产生能够与对整个港口供电以及输电系统造成可靠性以及安全性等方面的影响。最后，在港口电气设备运行的过程中，谐波的产生能够对港口整个电力设备系统的安全持续运转造成严重的影响。

4 在港口电气设备运行的过程中，有效防止谐波产生的具体措施

从上述谐波对港口电气设备中所造成的情况分析，谐波的存在严重威胁着港口电气设备的正常运行，面对这种情况为了减少谐波所造成的危害，对于谐波的防治就要从管理和技术两个层面来进行防止。

4.1 在港口电气设备运行应用的过程中，我们要对港口电气设备不断强化管理，针对管理的规章以及力度进行完善和强化

在对电气设备管理执行的力度上，港口中的管理人员要根据我国与1993年颁发的GB/T14549《电能质量公用电网谐波》中的规定，对需要连接注入的谐波允许值的用户，要让其在安装的过程中必须安装电力谐波滤波器来限制用户在注入中所公用的电网谐波。

4.2 在港口电气设备运行应用的过程中，我们要对现场电气设备的技术实施手段以及力度进行强化，要保障电气设备在运行的过程中最大限度降低谐波的产生

在供电系统中，谐波的产生是无法避免的，这就需要对其进技术上的改造，同时加大供电系统中短路和供电设备的容量，来提高电压的等级，将这三相的负载保持在一个平衡的状态中，这对于提高整个港口电气设备抵抗谐波的能力和维持港口电气设备的稳定是非常重要的。除了上述的两种措施之外，为了有效降低或者阻止港口电气设备中谐波的产生，我们要在电气设备设计的过程中加入防谐波问题的相应设计要求。

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