抑制谐波型无功补偿技术改造应用

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1、抑制谐波型无功补偿技术改造应用　　摘要：电网中含有大量高次谐波时，很容易使其过热、过载、甚至损坏。针对变频器所产生的谐波，对无功补偿装置进行了改造，增加了谐波抑制模块，使得补偿电容器恢复正常运行。【关键词】谐波污染电容器无功补偿电抗率中图分类号：TH132.43文献标识码：A引言无功补偿装置是大容量的配电、变电站中的标准配置，它对提高用电器功率因数，降低电网线路损耗起着重要作用。随着大功率电机和变频器的使用，电网内部的谐波污染也开始严重起来。面对不断出现的电容器过电流故障，使我们对谐波的危害也从忽视到重视，为此，针对其作用特点采取相应

2、措施，保障设备和电网的正常运行，提高了自身的经济效益。1故障现象和分析1.1电容器运行环境生产车间为低压集中补偿形式，在低压配电室内设26台1000KVA变压器，分别配1套进线断路器柜和无功补偿柜，以母联柜相连接。每套无功补偿柜内各有10台30Kvar的三相电容器，由RVC功率因数控制器进投切控制。日常泵站有5台180KW水泵运行，其中2台变频，3台工频。1.2故障现象随着水量增加，运行水泵由1台逐渐增加至3台。在无功补偿柜投入使用后，电容器工作电流明显偏高至60A，该电容器运行正常电流为48A，使得标配60A的保险丝经常熔断。低压配

3、电室中的2台1000KVA变压器为1用1备，低压总断路器处线电压在395V左右，正常情况下，1台变频泵始终运行，根据水位变化1到2台工频泵依次投入或退出运行，工频泵运行频率1～6次/小时，启停时最大瞬间可达电流1050A,属于过电流现象。1.3、谐波污染的危害电容器过电流现象主要由电路设计不合理、电容投切频繁、线路中有大量高次谐波等原因引起。谐波是电力网络中除基波（我国标准50HZ）以外，频率高于基波整数位的任一周期性的电压或电流，对于配电系统，谐波会放大局部并联谐振或串联谐振现象，使谐波含量放大造成电容器等设备烧毁。其危害主要体现：

4、降低电动机的使用寿命甚至造成永久性的损坏；导致铜损和铁损大幅提高；影响测量仪表准确性；使系统电压、电流发生正弦波形畸变以及产生过流过热现象，严重影响无功补偿装置的使用安全。1.4谐波检测6电力部门在配电系统1#变压器低压总进线处进行了谐波检测，发现电网中的谐波以5次谐波的污染最为严重，最高值达5.8%，超出公共电网谐波（GB/T14549-1993）奇次谐波电压4%的上限值。谐波污染源（变频器）停掉后5次谐波降到1%以下，说明谐波源为变频器，且谐波含量以5次谐波为主。2确定谐波治理方案2.1对谐波的抑制方法方案一是降低谐波源的谐波含量

5、，如在变频器电源进线侧安装电抗器，调整变频器的开关频率；方案二是吸收谐波电流，安装无源或有源滤波器，改善供电质量，保持合理的电网电压。在本案中采用成熟的电容器串接电抗器方案，利用原来的无功补偿柜进行改造，补偿柜内的普通型电容器换成抑制谐波型无功补偿模块。2.2抑制谐波型无功补偿模块的选择抑制谐波型低压无功补偿装置是在普通补偿电容器的基础上增加了用于抑制各次谐波的电抗器，根据现场谐波源类型选定电抗器的电抗率是关键，也是选型时要进行计算并确定的主要参数。用于抑制谐波电抗器的电抗率在通常在4.5%～13%之间，含有3次谐波时应配置13%的电

6、抗器，含有5次谐波以上谐波应配置4.5～6%的电抗器，4.5%～6%的电抗器一般可覆盖5次以上谐波。配电系统中的高次谐波6以5次波为主，以下依次为7次波、3次波，其中三相中的3次波含量均小于1%，可选用电抗率6%的电抗器来抑制谐波分量最大的的5次波。同时在具体选型计算中考虑到系统中少量的3次波有可能在6%的电抗器中被放大而产生谐振的可能，适当放大了电抗率系数，最终采用电抗率7%的电抗器。2.3、电容器补偿容量的确定原设计时无功补偿容量根据变压器容量进行计算，按变压器容量30%，即1000KVA×30%=300KVA的补偿需量，为每侧无

7、功补偿柜配置了10组30kvar容量的电容器。既为了改造后无功补偿容量足够使用，又不因选型太大造成浪费，需要对无功需量重新计算。目前生产车间内有5台180ＫＷ水泵，未来准备再增加1台180KW水泵，其中2台变频泵自身功率因数在0.95以上可不作考虑，其它4台工频泵未补偿前的功率因数为0.85，以极端情况下全部泵投入运行时目标功率因数0.95，根据公式进行所需补偿量计算。Q=P（tanφ1—tanφ2）＝Ｐ(0.6－0.34)=720×0.26=187.2kvarQ：所需补偿的总无功功率，kvar；P：用户最大负荷，kW；tanφ1—补

8、偿前平均功率因数角（查三角函数表知cos0.85≈0.6）tanφ2—补偿后平均功率因数角（查三角函数表知cos0.95≈0.34）6电力电容器在工作中出现的故障主要由过电压引起，考虑到车间的运行电压较高，在低负荷时线电