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谐波的危害与预防

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谐波的危害与预防

电力系统中除基波(50Hz)外任一周期性讯号,都成为谐波。 由于电力设备中,使用大量的非线性设备,如变频器、直流电机、不间断电源、调光器、计算器等设备,以达到控制的准确性及方便性,然而非线性设备会产生大量的谐波电流注入电网,造成电压的畸变。
谐波电压的危害:我们都知道,一般控制设备皆使用电压的位准作参考讯号基准(如变频器、保护继电器、PLC、DCS等),一旦电压产生畸变后,将造成电压参考位准失真,造成控制、保护的误动作,使生产设备停机,造成更严重的损失。
谐波电流的危害:谐波电流是一种高频率的电流,当它流经电抗器设备(如导线、变压器、电机等)将产生额外的温升及绝缘的破坏;当它流经电容器设备,将造成电容器过载、跳闸、故障、烧毁,亦会产生谐振,将设备产生的谐波电流放大,再注入电网,更加大谐波电压的畸变。

一造纸车间大都为非线性传动设备,且使用DCS 系统作为控制中心,经统计每个月跳闸、断纸的次数约15~25 次,造成严重财物损失;经量测分析,电网存在的谐波电压非常严重,造成控制设备误动作,为更了解谐波电压的来源,及寻求改善的对策,进行了进一步测试及分析。
背景说明:总进线电压为10KV;变压器使用1000KVA 10/0.4KV Z=5.5%;传动设备总容量为 600KW;
控制设备所使用的电源所需容量为10KVA;未装设任何改善功因的电容器。为了解电网的谐波状况,我们作了两种测试条件,一是设备正常运行时、二是使设备完全停机时。由测试结果分析得知:设备运行时电流及电压波形,皆已严重变形,电压畸变率高达18.4%;设备完全停机时,电压畸变率低于1%。因此,谐波来自于设备自身。

有了如此的测试数据,我们发现要降低谐波电压,必须从降低谐波电流注入电网的量着手;因此我们在变压器二次侧加装消谐设备,来降低谐波电流及谐波电压,降低谐波对控制设备的影响。滤波器参数如下:
5th :第五谐波滤波器型号:F302-400-50/250-630/432-0820
7th :第七谐波滤波器型号:F296-400-50/350-536/292-0820

装设消谐设备后,谐波电流明显降低,将第五谐波电流由原本的366A降低至56A、第七谐波电流由原本的211A降低至14A、第十一谐波电流由原本的101A降低至29A。谐波电压畸变率由原本的18.4% 降低至3.2%,波形亦接近于一正弦波。经统计装设消谐设备后,每个月跳闸、断纸的次数从15~25次,降至3次以下。

结论:当你的设备发现有下列情况时,可能跟谐波的影响有关,需特别注意:
1. 电容器无法投入、跳闸、故障、烧毁。2. 变压器声响大、运行温度过高。3. 导线的运行温度高、绝缘老化快。4. 保护继电器无故跳闸,造成停产。5. 控制设备误动作,造成设备停机。6. 变频器设备常无故跳闸,无法正常运行。
一生产车间大都为一般电机,但所使用的电力电容器,经常故障、烧毁或无法投入运行,致使功率因数非常低,经常被罚款;电容器平均使用寿命约1~3个月,就必须更换一次,浪费财力及物力,就此现象寻求改善对策。
背景说明:总进线电压为10KV;变压器使用2000KVA 10/0.4KV Z=5.5%;传动设备总容量为50KW;其它一般电机容量为150KW共6台;电容器使用400V 50KVAR共12段,总计安装容量为600KVAR。

由量测数据得知,电容器未投入运行时,设备及电网所流经的谐波电流不大,总电流畸变率仅有1.36%。当电容器逐一的投入,将量测仪器放置于变压器二次侧进线总柜,量测电容器投入后的谐波状况。当电容器投入后,功因逐步提高,基波电流降低,达到改善功因的目的;但我们发现,当电容器投入共6段时(即投入容量为300KVAR时),第十一谐波居然高达3028A,电流畸变率高达252%,如此巨大的电流,将造成导线及变压器产生巨大噪音、过载、绝缘破坏、温度升高、甚至烧毁,或引起保护继电器跳闸。

此时我们也关心电容器端的电流,随即将电容器全部切离,将谐波测试仪器移到电容器端,再将电容器逐一投入,当电容器投入共6段时(即投入容量为300KVAR时),流入电容器内的第十一谐波居然高达3023A,电流畸变率高达698%,如此巨大的电流,远大于电容器所能承受,如此造成电容器过载、跳闸、故障、烧毁。由测试结果我们发现,虽然设备所产生的谐波电流非常低,但当电容器投入后,造成电容器与电网产生并联谐振现象,造成设备损坏,影响生产。

为避免此并联谐振的发生,我们在电容器前端各加装一只电抗器,电容器与电抗器参数如下:
电容器:SL2D 480V 80KVAR 50Hz 共10只
电抗器:XKIB 59/400/6-50 电感量L= 0.55mH 共10只
我们再将电容电抗器逐一投入,量测变压器进线总柜谐波,总谐波电流畸变已降至0.9%,设备运行恢复正常。

结论:
1. 电网的功率因数随电容电抗器的投入逐渐提高,达到装置电容器的目地。2. 电网的谐波电流随电容电抗器的投入逐渐降低。3. 大大的降低谐波电流对导线及变压器的影响。4. 降低保护继电器因谐波干扰而误动作。5. 流入电容电抗器的谐波电流稍有增加,但避免了并联谐振现象。6. 避免了电容器过载、跳闸、故障、烧毁,经常更换的无谓浪费。

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人人都想与众不同,这是人们大致相同。

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头次做沙发
基础学习了


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回复一个可真不容易!!


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认真学习 !!!!


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楼主可以多发点关于 谐波治理的


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谐波危害真大。


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明白了一点点,


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知道了 一些


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学习了 ~~~~~~


                                           魏興飛

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