電網諧波抑製在玻璃行業的應用
技術應用
作者：呂昊
摘要：電網諧波的問題在玻璃行業中日益突出。文章首先講述了諧波的產生、危害，接著又分析了諧波檢測方法，最後介紹了諧波抑製方法。
關鍵詞：玻璃行業；電網運行；諧波抑製；諧波檢測；玻璃生產 文獻標識碼：A
中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2015）23-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.023
隨著經濟的發展，對玻璃的需求日益增加。生產平板玻璃的工藝路線日益複雜。生產過程中對可控矽電力係統裝置要求越來越精密。無論是體積方麵，還是使用效率方麵，要求都非常高。可控矽電力元器件在實際使用中會產生電網諧波。由於電網諧波的產生使得在生產玻璃的過程中電能利用率不高、對電力係統帶來危害、給製造加工玻璃電器設備安全帶來危險、給人們的安全帶來威脅，因而應該對其加以預防。
1 諧波分析
1.1 諧波的定義
采用傅立葉級數方法對周期性非正弦波形電量進行分解，最終得到兩種類型分量：第一種分量是基波f（頻率）相同；第二種分量是分量頻率大於基波頻率。第二種類型被稱為諧波。在實際中諧波次數計算方法為：
當電網中出現非整數倍諧波時，該諧波被稱為非諧波。在電網中由於諧波的出現使得電網被“汙染”。
1.2 玻璃生產中諧波的產生
諧波主要是由電源質量、電力係統輸出過程以及用電設備產生。在實際中，電源質量問題產生諧波的主要原因是電能是由發電機產生的。在發電機係統中是由三相組構成，在製造過程中由於誤差等其他因素使得三相不能做到理論對稱。由於製造工藝，使得鐵心不能完全均勻一致，最終導致電源產生諧波。玻璃行業中諧波的危害主要表現在對生產玻璃的電器設備和電力電纜產生破壞。在浮法生產玻璃中，主要用到的電力設備是玻璃熔窯、錫槽。玻璃熔窯主要是由原料控製係統、溫控係統和氣體保護係統組成，這一過程主要是由DCS進行控製管理。浮法工藝耗電量大，但是諧波以及無功功率產生數量少。玻璃纖維生產工藝的主要電力設備有大量玻璃抽絲機、大量玻璃織布機、生產玻璃球的玻璃熔窯以及錫槽。在玻璃纖維生產中將會產生大量諧波和無功功率。在鋼化玻璃生產中主要用到的電力設備是電爐，該生產線中將會產生大量諧波以及無功功率。玻璃生產過程中大量使用了變頻設備、可控矽調節功率設備、照明燈和UPS不間斷電源、變壓器、錫槽加熱控製設備等。在浮法生產線中，錫槽加熱主要有兩種方法：第一種是可控矽交流調壓調功方法；第二種是磁性調壓供電。可控矽調節是電壓、電流波形，不是正弦波形，從而產生高次諧波。在玻璃熔煉係統中諧波的產生主要有兩種：第一種是含有大量非線性元器件半導體設備；第二種是含有感性負載以及非線性的電力設備。玻璃生產中諧波次數與電路形成有著必然關係，被稱為電路特征諧波。在對稱三相交流電路中，特征諧波次數計算方法為：N=Kp±1，K=1、2、3……（正整數），p表示一個周期內電網脈衝觸發次數。在玻璃行業中最有意義的特性諧波數目是5、7、11、13次。當電網中出現多個諧波時，諧波量總和小於每一個諧波分量的算術和。當電網中的多個諧波源中的同次諧波電流在唯一的線路上疊加在已知相角情況下結果為：
目前玻璃行業中三相配電變壓器主要采用Dyn11接線使得3次諧波不能進入電網中。當各相中粗線電流不均勻時將出現3次剩餘諧波量流入電網中。
1.3 玻璃行業諧波的危害
諧波在玻璃行業中的危害主要表現在對供電電力設備和電纜的危害。具體表現在：
1.3.1 對變壓器的損害，由於諧波的產生，使得諧波電流增加銅損耗以及雜散損耗，諧波電壓會增加鐵的損耗，使得電阻增大，最終導致變壓器發熱，由於絕緣層長期處於加熱狀態，很容易使絕緣層被氧化，由於諧波的產出，變壓器噪音會加大對環境產生噪音汙染。
1.3.2 基波頻率以及諧波電流發生變化時對機械振動也有影響，當電氣勵磁頻率與機械振動頻率相近時係統容易發生共振，最終使得電機損壞。