变频装置谐波问题解析.pdf

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1、第35卷第5期山东冶金Vol.35No.52013年10月ShandongMetallurgyOctober2013?????????????经验交流?????????变频装置谐波问题解析刘悦,程新德(山东省冶金科学研究院,山东济南250014)摘要:为降低变频装置谐波产生的危害,某钢铁厂采用DSP追踪纹波技术融入IGBT动态消谐装置对变频装置进行电能质量治理。实际运行1a后进行节电试验检测,原系统低压侧电流总谐波畸变率降低至2%,低压侧平均功率因数提高到0.95以上,系统高压侧平均功率因数提高到0.9以上,每年安全运行收益32.31万元。关键词:变频装置;谐波;追

2、踪纹波技术;动态消谐中图分类号:TM921.51文献标识码:B文章编号:1004-4620(2013)05-0082-02路,一般每个周期产生6个脉冲电流,也称为6脉冲1前言整流。整流器所产生的谐波的种类与整流器脉数有某钢铁厂穿水冷却配电室变压器容量为1600关,计算公式如下:kVA,低压侧负载包括收集区负荷及配电室内负荷,M=PN±1,收集区负荷包括液压站(75kW×2),打包机(22式中:M为整流器产生的谐波次数,P为整流器的脉kW×6),循环泵(15kW×2),液压成型机(55kW×数,N取自然数。1),以及2台37kW电机和10台11kW电机。配电变频器谐波

3、产生的危害有:##室内负荷包括冲渣泵(220kW×1),1~4供水泵1)谐波使电动机在非正弦电压和非正弦电流下(160kW×4,只有1台运行),上塔泵(132kW×2,1运行,引起电动机定子铜耗、转子铜耗、铁耗及附加用1备),旋流池(280kW带变频)。在变频器运行损耗的增加,最为显著的是转子铜耗以及因集肤效时,根据电能质量测试数据分析,三相相电压为232应产生的附加铜耗。这些损耗使电动机额外发热、V;相电流平均值为688A,其5、7、11、13次谐波电流效率降低、输出功率减小。含有率较高,分别达到90.3、36、12、8A;电流总谐波2)谐波导致电动机定子绕组承受

4、很高的电压上畸变率为14.4%;电压总谐波畸变率为2.9%;同时系升率,相当于对电动机施加了陡度很大的冲击电压,统平均功率因数为0.69。系统运行时电压长时闪变绝缘在冲击电压的反复作用下加速老化,造成绕组为1.11,超出国家标准(GB/T12326—2008)限值。短路,增加电机烧毁概率。根据测试数据,在变频器运行时,在交流输入3)变频装置产生的特征谐波在电机磁场的作用侧,变频装置作为谐波源将产生的谐波注入电网,给下,产生各种频率的电磁转矩,当与电动机机体固有电网造成电能质量污染,严重影响到用电设备的安振动频率一致或接近时,时有共振现象发生,导致电全运行和使用寿命。

5、因此,必须对变频装置进行系机振动,噪声加大,电动机转轴扭曲,设备疲劳过度统的电能质量治理。损耗,大大降低使用寿命。4)特征谐波引起电动机损耗较大,普通异步电2变频装置谐波产生的机理及危害动机在低速时,冷却风量与转速的3次方成比例减变频装置是利用电力半导体器件的通断作用把少,导致电动机低速冷却状况较差,温升急剧增加。电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调5)变频装置产生的特征谐波大大增加了电动机的交流电源。现在使用的变频装置主要采用交—直的无功功率,使电动机的功率因数显著下降,产生不—交方式,先把工频交流电压通过整流器转换成直必要的高额电费。流电源,然后再根据

6、电机的实际需要把直流电源转6)变频装置产生的谐波导致变压器的铜耗增换成频率、电压均可控制的交流电源供给电动机,进大,包括电阻损耗、导体中的涡流损耗与导体外部因而达到节能、调速的目的。漏磁通引起的杂散损耗都要增加;特征谐波同时导变频装置三相整流环节采用三相桥式整流电致变压器的铁耗增大,主要表现为在铁芯中的磁滞收稿日期:2013-06-28损耗增加。由于上述两个方面的损耗增加,变压的作者简介:刘悦,女,1981年生,2006年毕业于广西大学电力系统及实际使用容量大幅减少。其自动化专业,硕士。现为山东省冶金科学研究院工程师,从事智7)谐波会导致输配电线路附加损耗,产生较高

7、能电网和新产品研发工作。82刘悦等变频装置谐波问题解析2013年第5期的额外电费,降低电源效率;同时输电线路存在的线电流互感器,获取电流信号,将电流互感器二次侧与路电感和对地电容,在一定参数配合下,会发生串联IGBT动态消谐装置相应进线端子相连。谐振或并联谐振,形成谐波放大。在这种情况下,谐2)接线完成后,IGBT动态消谐装置闭合进线断波电压升高、谐波电流增大将会引起继电保护装置路器,系统上电,开始自检,检测装置内部各元器件出现误动作,以致损坏设备,与此同时还可以产生较及控制电路是否正常,如不正常,根据说明书进行故大的谐波网损。障排除。3)进入参数设置界面,根据

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