1、工厂谐波治理的研究与讨论摘要：本文主要介绍了谐波产生的原因及存在的危害，通过案例列举了改造方案。 关键词：谐波危害、治理、案例、方案 中图分类号： U223 文献标识码： A 1 引言 理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它给用电设备带来危害，也给周围的通信系统和公用电网以外的设备带来危害。随着大功率半导体电力变流器、变频器、电炉等电力电子设备的广泛应用以及在生产工艺控制过程中采用很多大功率电动机频繁启动，使得公用电网的谐波污染日趋严重，成为影响供电质量的一大公害，急需解决治理。 2 谐波的危害 谐波对公用电网和其
2、他系统的危害大致有以下几个方面： 1、对采用电缆的输电系统，谐波除了引起附加的损耗外，还可以使电压波形出现尖峰，从而加速电缆的绝缘老化，引起局部放电，通常电缆的额定电压越高，谐波对电缆的危害也越大。电缆的分布电容对谐波电流有放大作用，会使上述的危害更为严重甚至出现相对地短路的现象，引起爆炸。 2、流过电网中断路器的电流里含有较大的谐波时，在电流过零点处di/dt 比正常时大得多，从而使断路器的开断能力降低，断路器的磁吹线圈在谐波电流严重的情况下将不能正常工作，从而使断路器延误开断时间，造成大的用电事故。 3、谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动，噪
3、音和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器，电缆等设备过热，绝缘老化，寿命缩短，以至损坏。 4、谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述的危害大大增加，甚至引起严重事故。 5、谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，谐波的产生对于生产设备的危害很大，并会使电气测量仪表计量不准确。 6、当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加的更大，使电容器损耗功率增加。如果谐波含量较高，超出电容器允许条件，就会使电容器产生过电流，损耗功率超过上述值，使电容器异常发热，在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化。尤其是电容器投入在电压已经畸变的电网中，还可能
4、使电网的谐波加剧，即产生谐波放大现象。另外，谐波的存在往往使电压呈现尖顶波形，尖顶电压波形在介质中诱发局部放电，且由于电压变化率大，局部放电强度大，加速了绝缘介质的老化，从而缩短电容器的使用寿命。一般来说，电压每升高 10，电容器的寿命就要缩短 1/2。此外，在谐波严重的情况下，还会使电容器鼓肚，击穿或爆炸。 3 案例分析及解决方案 我公司炼铁车间 2炉低压配电室用电现状：此低压配电室有 2 台1000KVA 变压器，每台变压器的原有补偿容量为 240kvar（2 台补偿柜） ，原补偿柜内未加电抗器，投运过程中经常发生熔断器烧毁的情况，一直未能正常投运。 存在问题：由于用电设备主要为变频器，变
5、频器是产生 5、7 次谐波的主要用电设备，大量的谐波对供电系统及用电设备会造成严重的侵害，尤其对补偿设备的危害最为明显，电容器是谐波放大器件，这是因为电容器的容抗与角频率 成反比，当系统存在 5 次谐波时角频率 就放大 5 倍，电容器的容抗就相应的缩小 5 倍。当电压一定，容抗缩小了 5倍，那谐波电流就放大 5 倍，现在 5 次谐波电流就达到 5 倍,这就是电容器把谐波放大的原因，也是引起该补偿柜不能正常投用的原因。 改造前现场测试各次谐波电压失真量如下 （表 1）： 从以上数据可以看出，谐波主要出现在 5 次、7 次、11 次。 根据该配电系统的用电环境及原有补偿情况，需要对不匹配的电容器、
6、熔断器及附属器件进行更换，增加串联电抗器，以实现供电系统及用电设备安全可靠运行的目的。 解决方案如下： 采用 WBKZ 型控制器，该控制器克服了普通控制器功率因数测量精度范围小和控制器误动作等缺陷；以无功功率为投切信号，缺多少补多少，杜绝了投切振荡，抗干扰能力强，可以在一定的系统谐波范围内正常工作；具有超温保护，如果温度上升到 55 度时，装置自动退出补偿。当下降到正常工作环境温度时，装置自动上电运行。 选择高品质 CKSG 型干式铁心结构电抗器抑制谐波对系统的影响，在电容器的每一个回路中串联一台电抗器，吸收系统谐波电流。 更换新型 BKMJ 系列电容器，该系列电容器采用银锌镀膜技术，有效的保
7、证了电容器的稳定性和使用寿命。在金属化电容器的外部，利用自动卷绕机直接并接一个容量很小的铝箔电容器，当金属化电容器击穿不可自愈时产生的高热，会使铝箔电容器介质迅速击穿，形成零阻，使串联的内熔丝动作，从而使损坏的电容器退出运行，大大地提高了对电容器的保护能力。电容器采用环氧树脂封装原件单体，采用矿物质-蛭石做填充物，保证了电容器在自愈失败的情况下不爆炸，不燃烧，不污染。 采用 BDJKC1 型电容专用接触器。BDJKC1 系列电容接触器的主触头采用非线性电阻特性的合金触头，当投切电容器产生很大的涌流时，会使触头产生很高的温升，由于接触器触头由非线性材料制成，触头电阻上升极快，从而有效的抑制了涌流
8、。另一方面，这种材料在正常工作时，电阻较小，从而满足了电容器的运行要求。 4 改造后的效果 通过抑制和吸收谐波、杜绝谐振的发生、减少损耗、清洁电网、改善系统用电环境。 1、不再出现谐振爆炸现象。 2、改善电压质量，降低配电网的功率损耗、增加电网输电能力、提高设备利用率。 3、保证设备正常运行延长使用寿命、减少维修成本。 4、节约电能，提高功率因数，功率因数达到 0.96。 改造后现场测试各次谐波电压失真量如下 （表 2）： 经过治理后，5 次、7 次、11 次谐波均达到规范要求，设备改造状况达到了预期效果，提高了供电系统的安全可靠性。 参考文献 中华人民共和国国家标准电能质量公用电网谐波（GB/T14549）
