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摘 要：近年来，通信行业有了很大的发展，通信电源系统规模也处于不断扩大之中。在通信电源系统快速发展的过程中，还有一些问题没有解决，从而影响了通信电源系统的进一步发展。其中，较为典型的一个问题就是现有的通信设备有很多都使用了非线性负载，在电网运行的过程中会产生大量的谐波，从而影响了整个电网系统供电的安全性和稳定性。在这种情况下，如何提高电力系统供电的稳定性和安全性、降低供电过程中的能源消耗成为人们关注的重点问题。本文将结合通信电源系统谐波产生的理论知识对此开展分析和研究。
关键词：通信电源系统；谐波治理；节能降耗
目前，节能降耗已经成为全世界都比较关心的一个问题，节能降耗问题不仅关系到能源的可持续利用，同时还将直接影响到人类的生存和发展。由此可见，节能降耗的重要性。在我国，节能降耗是国家发展的一项战略方针，各级政府也在积极推进节能降耗工作。在通信电源系统发展的过程中存在较大的能源浪费问题。因此，必须要加深对通信电源系统谐波治理与节能降耗的研究。本文将从介绍通信电源系统谐波产生的机理及危害入手，研究通信电源系统谐波治理的原理和目标，分析通信电源系统谐波治理的节能效果。
1 通信电源系统谐波产生的机理及危害
1.1 通信电源系统谐波产生的机理
谐波就是指任一周期性的信号，但是50赫兹的正弦波信号并不属于谐波。导致谐波产生的根本原因是用电设备使用了非线性负载。带有非线性负载的用电设备在工作的过程中会形成非正弦电流，从而使得波形发生较大的变化。当这种非正弦的电流通过电网阻抗时就会产生谐波电压，从而影响了电网供电的质量。
1.2 通信电源系统谐波产生的危害
无论是谐波电流还是谐波电压，都会对电网的正常运行产生较大的影响。在很早以前，人们就对谐波电压和谐波电流进行了研究，并明确指出了谐波存在的危害性。但是，当时的研究还没有意识到谐波污染的严重性，进而也就没有将谐波问题作为一个重点研究课题。近些年来，随着信息技术和电子技术的不断发展，电子设备逐渐普及，电子设备使用过程中产生的谐波污染情况愈加严重，因谐波污染导致的安全事故层出不穷，从而使得人们不得不重新看待谐波问题。通过对近几年谐波污染案例的分析和研究，总结出下述几条通信电源系统谐波污染的危害性。第一，通信电源系统谐波污染会影响柴油发电机组。如果在柴油发电机组使用的过程中出现了谐波污染，则会使发电机组出现严重的发热现象，从而影响发电机组的输出容量。相比于一般的发电机组，柴油发电机组内阻比较大，受到谐波电压的影响也比较大；第二，通信电源系统谐波污染会影响变压器的使用。如果在变压器使用的过程中出现了谐波电压，则会大大增加铜耗和铁耗，同时还会使变压器的温度升高；第三，通信电源系统谐波污染会影响电力电缆。在供电过程中，如果出现谐波电压或者谐波电流，都会使得电力电缆的传输能力下降。而且谐波污染还会使得电力电缆绝缘老化的速度加快，从而降低电力电缆的使用寿命；第四，通信电源系统谐波污染会影响断路器的使用。在断路器正常工作的过程中，如果出现谐波电流，则会大大提高电流有效值，从而使得断路器的工作出现错误；第四，通信电源系统谐波污染会影响电力电容器。谐波污染对电力电容器的影响主要体现在两个方面。一方面谐波污染会使得电容器出现发热现象，另一方面电容器的使用会反作用于系统谐波，从而引发绝缘击穿事故。除了上述介绍的这几种危害以外，通信电源系统谐波污染还会影响其它设备的使用。但由于篇幅有限，这里就不再进行详细地介绍。总而言之，通信电源系统谐波污染的危害性比较大，必须要采取合理的措施治理通信电源系统谐波污染。
2 通信电源系统谐波治理的原理
治理通信电源系统谐波污染的方式有两种，一种是安装有源滤波处理器，另一种则是安装无源滤波处理器。这两种方式都能达到治理通信电源系统谐波污染的目的，但相比于无源滤波处理器而言，有源滤波处理器的效果更好。但在实践过程中，会根据用电设备的类型选择通信电源系统谐波污染处理的方式。如果是大型UPS，则通常会选择使用有源滤波处理器。如果是在低压配电系统中，则通常会采用无源滤波处理器。下文将分别介绍有源滤波处理器和无源滤波处理器治理通信电源系统谐波污染的原理。
首先，介绍有源滤波处理器的治理原理。非线性负载的类型不同，从而使得通信电源系统谐波污染的情况不同。例如，有三相6脉冲全波整流型非线性负载谐波，还有三相12脉冲全波整流型非线性负载谐波。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对这些不同类型的谐波，其治理方式是不同的，在本文中主要介绍三相6脉冲全波整流型非线性负载谐波的治理原理。将正弦波输入到三相6脉冲整流滤波器中会产生非正弦波，从而使得电网中出现谐波电流。谐波电流中具有6n±1的电流谐波分量，当n升高时，谐波电流的幅值就会降低。
其次，介绍无源滤波处理器的工作原理。相比于有源滤波处理器，无源滤波处理器的构造比较简单、经济成本比较低。也正是因为无源滤波处理器具有这样的特点，人们在实践过程中才比较喜欢使用无源滤波处理器。无源滤波处理器按照连接方式还可以分成串联滤波器和并联滤波器。串联滤波处理器就是将电感和电容串联在一起，只要串联滤波器的谐振点和工频频率相同，就可以将该种串联滤波器应用于实践过程中，治理谐波污染。需要注意的是串联滤波器在使用时也应以串联的方式进行连接。虽然无源串联滤波器对于治理谐波污染的效果比较好，但无源串联滤波器在使用过程中还具有一定的局限性。因为无源串联滤波器采用的是串联的方式，所有负载电流都会通过串联滤波器，如果负载电流非常大，为了满足使用的基本要求，就必须选用大容量的串联滤波器，这样不仅会造成较大的能源消耗，同时还会增加治理谐波污染的经济成本。在这种情况下，人们研发出并联滤波器，并联滤波器就是将电感和电容先串联起来形成一个整体，然后再将这个整体并联在供电线路中。在使用并联滤波器时需要提前设定好要消除的谐波频率。并联滤波器虽然能解决串联滤波器在使用过程中存在的问题，但是并联滤波器治理谐波污染的效果不太好。如果在设定谐波频率时出现问题，不仅不能治理谐波污染，还会产生谐振。
3 通信电源系统谐波治理目标
在进行通信电源系统谐波治理前要先明确电力系统中各个用电设备、线路中含有的谐波含量，并对谐波污染的危害性进行评估，进而采取合理的治理措施。谐波含量值将会影响到电力系统供电的效率和安全性。因此，应对电力系统中重要的设备、线路进行谐波含量检测，并制定出各个设备、线路谐波含量的标准值范围。如果用电设备、器件、线路中含有的谐波含量超出了标准值范围，则应根据设备、器件、线路种类的不同选择不同的治理方法，保证电力系统中各个重要组成设备、器件的谐波含量均处于标准值范围内。通常来说，谐波含量检测的对象应包括下述几个方面。第一，要对柴油发电机组的谐波含量进行检验。按照规定，谐波电流不能超出额定电力的5%，一旦超出这个限额，就会大大降低发电机的工作效率；第二，要对变压器中的谐波含量进行检验。谐波电压和谐波电流对变压器的影响是不同的，谐波电压会使得变压器的铁损大幅度增加，而谐波电流则会使变压器的铜损大幅度增加。因此，必须要控制变压器中的谐波含量；第三，要对电力电缆中的谐波含量进行检验。电缆一般是五芯或者是四芯的。在使用过程中，大多时候只有三个芯中有电流通过，这时负荷也是平衡的。但是如果出现非线性负荷时，中性线谐波电流值会大幅度增加，产生热损耗，从而使得电缆的载流量大幅度下降。除了上述介绍的这三种情况以外，在实践过程中还应对断路器、电子设备、电容器中的谐波含量进行检验。
4 通信电源系统谐波治理的节能效果分析
治理通信电源系统谐波污染可以实现节能降耗的目的，下文将对通信电源系统谐波治理的节能效果进行具体的介绍。
第一，治理谐波污染可以提高电力系统的利用率。在治理谐波污染以后，可以减少电力系统运行过程中产生的无用功，使得电力系统中的电流处于正常状态，进而提高电力系统的有效利用率；第二，治理谐波污染可以提高柴油发电机组的利用率。通过上文的分析不难发现，谐波污染对柴油发电机组的影响比较大，根据相关的调查显示，如果柴油发电机组中谐波含量超出10%时，柴油发电机组仍可以正常运行，但是负载容量会大幅度提升。如果柴油发电机组中谐波含量超出15%以后，就会影响到柴油发电机组的使用，严重时甚至都无法起动柴油发电机组；第三，治理谐波污染可以有效延长用电设备的使用寿命。谐波污染会使得用电设备出现发热现象，用电设备发热会加速绝缘老化的速度，还会增加设备的负载，从而影响了用电设备的使用寿命。在进行谐波治理以后可以改变这种情况，进而延长用电设备的使用寿命；第四，治理谐波污染可以降低供电系统运行过程中产生的能耗，实现节能降耗的目标。治理谐波污染以后，可以大大降低供电系统运行过程中产生的无用功，从而实现降低能耗的目标。
5 总结
总之，通信电源系统谐波污染对供电系统的运行影响比较大，不仅降低了系统运行的效率，同时还增加了系统运行的能耗。因此，必须要采取合理的治理措施，提高供电系统运行效率，实现节能降耗的目标。
参考文献
[1]蔺海峰.通信电源系统的谐波分析与治理[J].黑龙江科技信息,2014,05:61.
[2]梁建军. 解析通信电源系统的谐波抑制和治理[J].中国新通信,2014,06:27.
[3]刘峰.关于通信电源系统谐波分析与治理的研究[J].电子技术与软件工程,2014,05:58.
论文作者:曾燕伟
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/18
标签：谐波论文; 系统论文; 通信电源论文; 无源论文; 滤波器论文; 电流论文; 过程中论文; 《电力设备》2016年1期供稿论文;