摘要：电网中大量存在的非线性负荷是谐波产生的根源。谐波电流注入电网，通过电网阻抗产生谐波压降，叠加在基波上引起电网的电压畸变。对电子设备的影响是谐波的主要危害之一，本实例中主要问题为ABB厂家ACH550系列变频器投入运行后造成就近的电子设备及通信电缆无法正常工作，特别是通信线路数据上传后失真甚至无法正常显示。经过对供电系统在四种运行方式下谐波含量的测量数据进行分析，正常运行时各次谐波含量较高，且由于改造项目现场通信电缆为同轴电缆，同轴电缆由于自身存在缺陷使得谐波的在系统中的影响更明显，后期经过现场整改措施，通过增加串联电抗器后滤波效果明显，有效减小了谐波的影响。
关键词：非线性负荷；谐波；同轴电缆；电抗器
一、现场背景
1.1 同轴电缆基带传输易出现的干扰原因
基带传输的一个缺点就是抗干扰能力差，同轴电缆的屏蔽层对频率越低的电磁波的屏蔽作用越差，因此易受到广播干扰和低频电磁波的干扰。
1.1.1广播干扰
同轴电缆在架空设置时，电缆线本身就成了一根很长的天线，在受到广播电磁波感应时，感应出电位差，这个电位差产生在电缆线屏蔽层两端（芯线也存在感生电位差，但很小），那么，屏蔽层、信号源内阻、芯线及芯线、75欧姆负载、屏蔽层形成了回路，这个电位差通过回路形成干扰电流，并在负载电阻75欧姆上形成干扰压降叠加到视频信号上。这种干扰一般在几百KHz到几MHz，对图像产生较为稳定的网纹干扰，干扰频率越高，网纹越细越密，大于10MHz的干扰基本上不影响观看效果。
抑制这种干扰的最好办法是电缆埋地铺设，或采用铅包电缆，也可以采用具有外屏蔽层的对称平衡电缆作为传输线。当只能采用同轴传输时，应使电缆线屏蔽层单端接地，同时在接收端设置对称输入的电缆补偿器。采用高电平传输方法也可以很好地抑制广播干扰，方法是将1Vp-p的视频信号放大到5至8Vp-p后再进行传输，在接收端干扰电平相对于视频信号就减小了，传输的距离也可以更远。
1.1.2低频干扰
低频干扰主要是指50Hz工频干扰。这种干扰使图像产生水平黑色滚条，严重时使图像无法观看并失步。形成50Hz干扰的主要原因是地电位差。在用电设备多、设备功率大的地方会因三相不平衡或接地方式不同时，就会形成较大的地电流，这个电流通过具有地电阻的大地时就会在两地之间形成电压降，如果电缆两端接地，就会通过信号源内阻在电缆上形成电流，产生干扰。
抑制这种干扰的最好方法是电缆单端接地。
1.1.3特性阻抗失配
同轴电缆的特性阻抗为75欧姆，由于视频带宽很宽，同轴电缆在低频和高频所表现的阻抗不是完全相同的，无法做到完全的匹配。但图像的细节都在1MHz以上的频域内，所以保证高频段阻抗匹配就基本能够满足传输要求，即使在低频段有微小的失配，也不会对图像造成明显的重影失真。
阻抗失配常常会出现若干条间距相等的竖条干扰，频率基本上是行频的整数倍。解决方法一般为“始端串接电阻”或“终端并接电阻”方法改善。
二、现场概述
该现场由2台变压器组成，每台变压器容量为：1250kVA，每台变压器下的主要非线性负载为变频器，功率为：90kW，数量：2台，同轴电缆与变压器高压接入线同电缆沟延伸至配电房，长度为：600米，至配电房后，同轴电缆又与变频器的输出线同电缆沟连接至水泵房，当任意开启其中一台变频器时（变频器无输入输出电抗器），都会导致同轴电缆控制的PLC出现故障不能正常使用，用户自己改动了走线方式，将变频器的输出线与同轴电缆分开后，分别达到水泵房，该问题还是没有改善。
三、测试数据
3.1第一种运行状态
3.2第二种运行状态
3.3第三种运行状态
备注：
由于负载是变频器，且主电路均为六脉冲回路，因此在运行过程中会产生大量的谐波电流，产生的谐波电流以5、7、11、13次为主；
由于大量的谐波电流存在，致使现在的PF都低于0.9，没有达到单台变压器下的PF大于0.9的要求；
变频器在采购前期的集成中，没有在变频器的输入输出端加输入输出电抗器，致使变频器和其它回路设备易受自身产生谐波的干扰，如果积累到一定的量，可以通过变压器继而影响到整个供电系统；
在变频器运行最大电流时，且电流畸变率达到了近50%，谐波含量超过了60A，在运行小电流情况下，虽然电流较小，但是其电流畸变率高达100%，对其它设备和自身影响极大；
四、结论
鉴于现场了解到的情况以及测试数据，针对现场设计一套如下组合方案：
1.在变频器的输入输出端加入厂家可选配的输入输出电抗器；
2.在变频器的输入端加上一台100A的有源滤波器；
如考虑项目经济性或担心安装设备后没有达到效果，可以先在变频器输入输出端安装上ABB选配的输入输出电抗器。
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作者简介：
王栋韶（1981.09.29），性别：男；籍贯：河南鄢陵；民族：汉；学历：本科；职称：工程师；研究方向：电气设计；单位：华电水务工程有限公司。
论文作者:王栋韶
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/1
标签：谐波论文; 变频器论文; 干扰论文; 同轴电缆论文; 电流论文; 电缆论文; 抑制论文; 《电力设备》2018年第1期论文;