低压系统谐波治理实例

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1、低压系统谐波治理实例李晓凤(金湖县供电公司，江苏金湖211600)摘要：该文针对某电缆厂400V•低压无功补偿柜的情况，通过对负荷分析、现场测量和理论推算，确定故障的谐波原因，然厉采用了造价相对较低和易于实现的无源滤波器LC串联滤波的方法，取得了一定的谐波治理效果。关键词：低压；谐波；无源滤波器；LC串联滤波中图分类号：TM712文献标志码：B文章编号：1003-0867(2005)01-0006-02随着工业经济的迅猛发展，大量的直流设备、变频调速设备及其它非线性负荷的广泛应用，愈來愈多的谐波电流被注入了电网。高次谐波的产生，增加了屯能谐波损耗，降低了系统功率因数；对电力网冇很人的

2、危害，它不仅影响电网的质量，而且还对电网的可靠性有很大的影响，严重时造成继电保护误动，烧毁微机保护线路板、数字电能表及其它微机装置。木文主要就某电缆厂400V供电系统谐波治理实例，对LC交流滤波器合理的选择进行理论计算和讨论。1故障现象该屯缆厂400V供电系统山两台欧式箱式变电站组成，每台箱变的接线方案一致,但每台箱变出线所带负荷不一样。两台欧式箱式变电站投运不久，1号箱变就发生了无功补偿柜中元器件损坏的悄况。损坏的元器件主耍是电容接触器和熔断器,烧毁最严重的是电容接触器。当时分析认为-•种可能是电容接触器的桩头接线松动，接触电阻增加，桩头接线发热起火烧坏电容接触器，进而引起接触器上

3、侧的熔断器烧毁；另一种可能性是熔断器对电容器投切瞬间产生的涌流未起到保护作用，致使接触器烧毁,产生的火苗接着损坏了熔断器。随后对烧坏的元器件进行了更换，对所有的接线桩头进行了检查，无功补偿柜整改后继续投入运行。整改后的无功补偿柜使用不到一个月，再次出现了元器件损坏的惜况。元器件损坏的位置、现象基本上和上次的悄况一样。这是桩头接线松动无法解释的。2原因分析两次无功补偿柜的故障全部发生在1号箱变，而2号箱变安然无恙。对比分析1、2号箱式变电站的负荷可以发现，2号箱变的负载呈木上为异步电动机利办公照明负载：而1号箱变所带负载中除了异步电动机还有三台立流电动机，其功率分别为185kW.55k

4、W、30kW.此外，还冇人量通过可控硅控温的加热设备。在两次无功补偿柜发生故障时，该厂的交联电缆生产线都在运转，也就是直流电机和相当一部分的加热设备都挂在1号箱变的低压母线上。该厂的加热冋路采用了三相半控桥式整流电路，同时用交流电源对直流电机供电少不了要用整流装置。山于整流装置输出波形的非止弦性，不同相数的整流电路会产牛不同特征的谐波电流。如三和桥式的6相脉动整流电路产生的谐波电流主要为6k±1次（5、7、11、13次，等等）见表1。表16相脉动整流装咼电流谐波理论数据谐波次数n157111317192325谐波电流/%1002014.39.17.75.95.34.34.02号箱变总

5、线电流波形2号箱变总线电流频谱图12号箱变总线电流波形和频谱图分析1号箱变总线电流波形1号箱变总线电流频谱图21号箱变总线电流波形和频谱图分析因此，交联电缆生产线在生产时可能对1号箱变400V系统产生了谐波。根据对负荷性质分析和理论公式的推算，可以确定1号箱变400V系统屮存在6k±l次为主的谐波电流。为了证实和明确1号箱变400V系统的谐波情况和参数，对1号、2号箱变进行了多次的对比测量。2号箱变总线电流波形和频谱图分析见图1,1号箱变总线电流波形和频谱图分析见图2。对比分析图1和图2,2号箱变总线电流波形为规则正弦波，频谱图分析也表明其电流基本只含基波501匕电流；1号箱变总线电

6、流波形为非正弦波,频谱图分析可以看出含有3、5、7、11次等谐波。电流总畸变率THDi为52.32%,功率因数0.8,系统阻抗R=0.1WL=0.lmH,系统短路容量lOMVAo1号箱变的无功补偿柜之所以数次出现电容接触器和熔断器损坏的情况，其原冈就是交联电缆生产线产生的谐波电流被无功补偿柜的电容器放人产生了过电流，致使接触器和熔断器过热损坏。3谐波治理谐波电流不仅影响无功补偿柜的正帘使用，致使无功功率电费支出増加，而且对同一箱变内的其它设备如电动机也产生了危害。根据GB/T14549《电能质量一公用电网谐波》的耍求，必须对各种非线性负荷注入电网的谐波电压和谐波电流加以限制。在电力系

7、统抑制和治理谐波的主要措施何：加大系统短路容量；提高供电电压等级；增加变流装置的脉动数；改善系统的运行方式，设置交流滤波器等都能减小系统中的谐波成分。对于该电缆厂，由于供电系统的方案已定羽，唯一可行和冇效的方法是设置交流滤波器进行谐波治理，同时滤波器还能向系统提供所需的部分或全部无功。交流滤波器又分为无源滤波器和冇源滤波器两种。冇源滤波器是一种向系统注入补偿谐波电流，以抵消非线性负荷所产生的谐波电流的能动式滤波装置。它能对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿，