广播电视工程中无功补偿与谐波治理的技术研究

吴 芳

（滨州市新闻传媒中心，山东 滨州 256600）

0 引 言

融媒体时代，人们对生活质量的要求越来越高，自主选择意识逐步增强。传统的广播电视工程因为技术限制、机器老化等原因，信号容易受到天气状况干扰，存在较多安全隐患，不能很好地满足现代人的实际需要。现有的广播电视工程增加了较多大型电气设备和其他先进电子仪器。机器设备的增多，使整个电力系统的运转压力增大，产生较多的无功功率，对电力系统的稳定性和安全性要求更高。合理利用无功补偿装置，可以减少无功功率，节约资源。各类电子产品在使用过程中会随机发出谐波，干扰信号传输，损害电力设备和线路，加速电容器毁损，容易造成安全事故。因此，在广播电视工程中需要采取有效的措施降低谐波，提升系统的运行效率。然而，现行的利用无功补偿装置治理谐波的技术仍存在较多问题，需要进一步提升。基于此，本文将从谐波的危害和无功补偿的问题入手，分析减少谐波、提高广播电视工程效率的方法。

1 广播电视工程中谐波产生的原因及其不利影响

1.1 谐波的概念

谐波是一种正弦波。每个谐波有不同的频率、幅度和相角，可以区分为偶次和奇次性。谐波的频率是基波频率的整数倍。谐波主要由发电设备、输配设备和非线性负载三方面引起。电力系统中的谐波问题很早就引起了人们的注意。

1.2 谐波产生的具体原因

谐波的产生有两种情况，一种是在理想的供电系统中，如果是只含有线性元器件的线路，则电压和电流都是正弦的。而在现实生活中，电气线路中会出现非线性负载如不间断电源（Uninterrupted Power Supply，UPS）、开关电源、变频器等。当电流流过这些非线性负载，电流与电压不是线性关系，形成非正弦电流，谐波就会随之出现。广播电视工程中有许多大功率电气设备，当负载超过正常使用范围，就会产生电磁干扰，谐波是其中的一种类型，会干扰电力系统的正常运行[1]。电流流经变压器时，磁化电流的波形发生变化，也会产生谐波。另一种谐波产生的情况是基波电流的畸变。广播电视工程中有许多复杂的线路，涉及较多的非线性负载。这些非线性负载在运行过程中会产生畸变的基波电流，如使用电弧运行的电力设备。

1.3 谐波对电视广播工程的不利之处

谐波对电视广播工程的危害较大，主要表现在以下方面。

首先是加速设备老化，毁损设备。庞大的电视广播系统涉及多种变压器、电子设备、电容器等，系统的稳定运行依赖于每个元器件的正常运行。如果存在某些故障设备不能正常运行，整个电力系统的功率会受到较大影响，电压升高，电流增大，超出设备自身的使用负载，就会产生较多谐波。不同设备产生的谐波累加，对整个电网影响较大，对设备也会造成不同程度的损害，阻碍信号传播。

其次是降低设备运行效率，浪费相关资源。前文提到，谐波可以由不同的元器件产生，从发电到配送，各个环节都有不同的元器件产出无功功率，使设备温度升高，效率降低。就像人们使用的手机一样，长时间多功能运行，机体会发热，影响内部设备的运转。

最后是影响传输速率，存在较大安全隐患[2]。谐波的存在造成电视广播工程设备的功率降低，产品质量受损，信号的输送效率减慢，使用户难以获得良好的体验。设备在高温下运行，容易出现毁损、爆炸问题，使用过程中出现断电现象，引发安全事故。

2 无功补偿的定义和作用

2.1 无功补偿的定义

无功补偿也叫无功功率补偿，是一种在电力系统广泛使用的技术。在广播电视工程中恰当运用无功补偿技术，既可以补偿无功功率，也可以补偿谐波，减少供电系统的能源损失和机器损伤，维持广电的电力系统稳定、经济运行。

2.2 无功补偿的作用原理

无功补偿在广电工程电力系统中的具体作用是提高供电系统和负载的功率因数，减少无功功率的输送，保证有功功率不变，消除无功电流的有功损耗，降低变压器及输送电路的损耗，提高供电效率。电网输出有功和无功两种不同的功率。有功功率是将电能转化成其他形式的能，利用这些能做功。无功功率是将电能转化为另一种形式的能，保证相关电气设备能做功。无功补偿的作用机理是：同一个电路中的负载大致分为容性、感性和阻性负载3种，感性和容性负载释放的能量可以相互吸收转换，二者的无功功率也可以相互补偿。无功补偿有三种类型：一种是分散补偿，常用于对小面积电网进行补偿，包括配电站和配电室等；一种是就地补偿，常见于大容量负载的无功补偿，可以减少能源消耗；一种是集中补偿，常见于补偿变电站和配电站的无功需要，同时解决其他两种补偿方式剩下的无功功率。广播电视工程中的无功功率占比较高，合理使用这几种补偿方式，可以很好地提高工程质量，保证输送效率。

2.3 现行无功补偿装置存在的不足

调查研究发现，广电工程中，现行的无功补偿方式主要是电容补偿。这种方法在提高功率因数的同时，会使下级负载产生更多谐波电流，超出电容器的正常电流范围。装置运行时温度过高，在密闭狭小的空间里，热量无法有效扩散，使得电容器极易毁损[3]。电流增大的同时，电压也随之增加，在非正常高压状态下运行，电容器容易出现故障，导致电路瘫痪。不仅如此，电容器还会放大谐波，导致电容器和线路中的其他设备产生谐振，出现更多的谐波，影响整个供电系统的安全稳定。因此，采用合适的无功补偿装置，抑制谐波的出现，减少投资使用成本，是广播电视工程的重要一环。

3 谐波治理和无功补偿在广播电视工程中的作用

从上述内容来看，谐波治理和无功补偿装置的利用，在广播电视工程中发挥着重要作用。工程设计初期，相关工作人员就要重视谐波问题和无功补偿装置的选择利用，提高功率因数的同时减少谐波，最大限度地达到资源的有效利用，减少安全事故的发生。广播电视工程涉及的机器设备数量较多，运维工作繁重，为了保证用户的体验，建设初期就要综合考虑多种情况，严格按照行业标准，保证无功补偿的同时治理谐波，二者共同推进，保证系统的稳定运行，控制运营成本。

广播电视工程中有三种常见的谐波治理装置，分别是无源滤波器、有源滤波器及无功补偿。无源滤波器由电容、电感和电阻组合而成，并联安装在线路中，分段集中治理，能够多次消除谐波，达到节约资源、稳定电力系统的目的。有源滤波器是指在设备运行过程中，在电流中引入滤波、作用于电流中的谐波，保证负载电流在正常范围内。有源滤波器需要使用电源，从源头消除谐波，动态可操作性强，相对于固定的滤波装置，有源滤波需要采取及时的跟踪处理[4]。但上述两种滤波装置在实际应用中还存在一些不足，需要进一步研究改进，推广使用。无功补偿在上文中提到，不仅可以补偿功率还可以补偿谐波，是广电工程中常用的补偿和治理装置。恰当地使用无功补偿，可以从根源减少谐波，消除滤波器的现存不足，将谐波污染转变成其他形式的能量有效利用，保证广播电视工程的信号传输质量。

4 提高无功补偿和谐波治理效率的措施

4.1 完善工程管理体系，提升专业人员水平

随着时代的进步，人们对广播电视工程质量的要求越来越高。广播电视工程需要严格遵循行业标准，根据用户的实际需求，在工程建设初期确定切实可行的方案，综合考虑无功功率和谐波产生的因素，采取相关措施，落实具体规定，在提升无功补偿效率的同时，消除谐波，保证设备安全。相关主体应改进治理体系的规则，完善相关流程，从工程设计到实施再到运维，环环相扣，重视细节；改进相关补偿装置，提高企业收益的同时提高员工的安全意识和责任意识，保证信号传输质量和供电安全。

4.2 应用新技术加强管理监督

企业要利用计算机强大的分析计算功能，模拟系统运转，分析评估，保证无功补偿装置的位置合理性和设备安全性，加强企业间的合作交流，合理解决工程中的技术难点，结合优秀经验，根据实际情况改进线路，拓展消除谐波的方式，提高运转效率；合理引进先进电子设备，在不影响线路运转的同时，实时监控整个工程系统的建设和运转[5]。管理人员不能对工程问题掉以轻心，要保证信号质量，派遣专人定期维护检测线路，削弱突发状况的不利影响。在相关设备采购方面，管理人员要加强监督，严格落实功率要求，避免劣质电子电气产品在整个系统中的使用。广播电视工程耗资巨大，牵一发而动全身，一个设备出现问题，产生较多的谐波，影响自身工作效率的同时，还会干扰其他设备的运转，可能导致整个线路瘫痪，使线路信号传播受损，严重时可能导致安全事故，影响恶劣。

5 结 语

广播电视工程涉及的电子电气设备较多，工作时可能发出较多的谐波和无功功率，累加后对整个系统的影响巨大。相关主体要积极采取有效措施，不断优化、改进相关装置，消除谐波的危害，选取合适的设备，保证设备的安全和使用寿命，采用新技术，从根源解决广播电视工程的安全问题和能源损耗问题，紧跟时代的需求，助力广播电视行业的发展。