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    電力系統(tǒng)諧波諧振案例與解決方法：

    電壓、電流從變壓器引出最終到用電設(shè)備上，其中除了有一定的功率損耗以外，還有大家不可忽視的諧波、諧振，電網(wǎng)的諧波是供電部門嚴(yán)格管理的一項(xiàng)指標(biāo)，如果用電公司，部門，用戶的諧波超過(guò)了規(guī)定的范圍導(dǎo)致功率因數(shù)嚴(yán)重下降，那么該用戶，公司或者部門就會(huì)承擔(dān)很嚴(yán)重的罰款，所以，合理選擇、安裝抑制諧波的電容補(bǔ)償柜是相當(dāng)重要的，這樣以來(lái)不僅可以避免供電局的巨額罰款，也可以延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命。如果想要選擇更好更優(yōu)質(zhì)的電容補(bǔ)償柜一定要優(yōu)先考慮襄陽(yáng)源創(chuàng)工業(yè)控制有限公司，這里的產(chǎn)品，物美價(jià)廉，是客戶的最滿意的選擇！

    根據(jù)IEEE519-1992標(biāo)準(zhǔn)，單次諧波電壓畸變率允許值為基波電壓的3%。例如，某些母線在不加電容器的情況下由非線性負(fù)載所引起的單次諧波電壓畸變，測(cè)量值低于3%，那么就可以將任何電氣設(shè)備連接到此母線上而無(wú)須顧忌。然而，請(qǐng)注意，不論什么時(shí)候，只要把不帶電抗器的電容器組連到此母線上，就會(huì)出現(xiàn)特定的并聯(lián)和串聯(lián)諧振頻率。如果這一諧振頻率與某些諧波頻率重合，諧波電流和諧波電壓就會(huì)被明顯放大。在沒(méi)有諧波量限制的地方，可以使用調(diào)諧式電容器組。但是請(qǐng)記住，在此種情況下，諧波的主要成份都注入到上級(jí)電網(wǎng)。調(diào)諧式電容器組的典型范例，所需之段數(shù)則取決于負(fù)載功率因數(shù)和目標(biāo)功率因數(shù)。設(shè)計(jì)調(diào)諧式電容器組時(shí)，通常須給出電壓畸變限制值。給出的低電壓典型值舉例如下:U3rd=0.5%  U5th=5%  U7th=5%。典型的調(diào)諧頻率是204Hz和189Hz，分別與6%的電抗器和7%的電抗器相對(duì)應(yīng)。與使用6%的電抗器相比，7%的電抗器通常允許連接更多的非線性負(fù)載。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮電抗器鐵芯的線性度，使其涌流時(shí)以及在額定電壓畸變情況下不會(huì)出現(xiàn)飽和狀態(tài)。當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)功電力補(bǔ)償系統(tǒng)時(shí)，假如設(shè)計(jì)一個(gè)新商業(yè)大樓，如果不知道大樓將有什么樣的負(fù)載，通常較合理的作法是采用額定電壓高于系統(tǒng)電壓 (例如在400V系統(tǒng)采用525V電容器) 的電容器組。使用較高額定電壓的電容器則在將來(lái)負(fù)載會(huì)產(chǎn)生諧波時(shí)，僅須增設(shè)電抗器而不須更換電容器組。無(wú)論何時(shí)，只要懷疑電容器組周圍溫度可能會(huì)超出其允許的最高溫度上限值時(shí)，則建議在電容器配電盤內(nèi)加設(shè)冷卻風(fēng)扇。還要提請(qǐng)注意的是在采用調(diào)諧式或?yàn)V波電抗器的地方，一定要使用強(qiáng)迫冷卻方式，因?yàn)榕c電容器組相比，電抗器會(huì)產(chǎn)生更大的熱量。

    3. 電力系統(tǒng)諧波諧振案例和解決方法：

    3.1 案例1：在一個(gè)相當(dāng)大的辦公大樓內(nèi)，發(fā)現(xiàn)許多電容器組因過(guò)熱而損壞，損壞的是連接在負(fù)責(zé)供電給計(jì)算機(jī)不間斷電源設(shè)備(UPS)變壓器之自動(dòng)功率因數(shù)控制電容器組上。為找出損壞的原因，對(duì)諧波進(jìn)行了測(cè)量。測(cè)得的供電變壓器基波和諧波電流以及電壓的總諧波畸變率 (THD)。結(jié)果可知，當(dāng)兩段50KVAR投入后出現(xiàn)嚴(yán)重的并聯(lián)諧振，將30A的十一次諧波電流(由UPS產(chǎn)生的)放大到183A(相當(dāng)于大約10倍的放大系數(shù))，同時(shí)電壓的THD值也增加到19.6%。  當(dāng)2段50KVAR電容器組投入，電容器上電流的有效值(RMS)是364A，相當(dāng)于2.5倍的額定電流流經(jīng)電容器，這足以說(shuō)明電容器損壞的原因。根據(jù)IEC831-1 (低壓電容器標(biāo)準(zhǔn))，電容器的容許電流是額定電流的1.3倍。因?yàn)閺闹C波測(cè)量結(jié)果中可確認(rèn)在供電系統(tǒng)中存有諧振現(xiàn)象，因此重新設(shè)計(jì)了無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)，并決定使用帶7%電抗器的調(diào)諧式電容器組。請(qǐng)注意，裝上調(diào)諧電容器組后，無(wú)論投入幾段皆可避免諧振，而且也不會(huì)放大任何諧波電流，為了驗(yàn)證此新設(shè)計(jì)，在最大非線性負(fù)載下對(duì)調(diào)諧電容器組進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果證明諧波電流如期望般并無(wú)放大現(xiàn)象。

    3.2 案例2單線系統(tǒng)圖是從一個(gè)塑模公司的供電系統(tǒng)中取出的，這個(gè)固定式的150KVAR電容器組經(jīng)常故障。為了找出頻繁故障的原因，進(jìn)行了實(shí)地諧波測(cè)量，結(jié)果如圖9所示。測(cè)量得的電容器組有效電流值是371A，主要諧波分量是十一次諧波。測(cè)得的電容器有效電流相當(dāng)于額定電流的1.71倍，這樣的測(cè)量結(jié)果當(dāng)然能夠解釋為什么電容器總是出故障。由于總電壓諧波畸變率即使在不用電容器的情況下也高達(dá)8.1%。此公司現(xiàn)考慮采用濾波電容器組進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，以保證所有用電設(shè)備皆有良好的供電質(zhì)量。

    3.3 案例3：?jiǎn)尉�系統(tǒng)圖中電容器組是某家公司所購(gòu)置的。此公司購(gòu)置電容器組的決定是由于公司電力系統(tǒng)功率因數(shù)太差不符合要求被罰款所致。經(jīng)計(jì)算，總共需要400KVAR 來(lái)改善功率因數(shù)才能達(dá)到不被罰款的規(guī)定值。在對(duì)電容器組進(jìn)行測(cè)量后可知，工廠供電用的500KVA變壓器稍有些過(guò)載，五次諧波電流為62A，是基波電流的9%。當(dāng)電容器組投入時(shí)，由于無(wú)功得到補(bǔ)償，基波電流降到492A，可是五次諧波電流卻被放大到456A，是基波電流的93%，總電壓畸變率增加到16.2%，此種供電品質(zhì)是負(fù)載所完全不能接受。因此，最后是將電容器組切離，并訂購(gòu)新的調(diào)諧式電容器組進(jìn)行替換。

    3.4 案例4：此案例中之測(cè)量主要的目的是要確定采用什么樣的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)才能改善功率因數(shù)，使其達(dá)到不被罰款要求值。從測(cè)量的結(jié)果可以看出，電壓發(fā)生了嚴(yán)重畸變，測(cè)得電壓之THD是12%。顯然，不帶電抗器的電容器組是不能使用的，由于較高的電壓畸變，所以決定使用濾波電容器組進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償。當(dāng)所有的濾波器都投入使用時(shí)，電壓THD從12%降到成為2%，該值被認(rèn)為是低電壓供電系統(tǒng)的很好的結(jié)果。還應(yīng)提請(qǐng)注意的是由于無(wú)功功率得到補(bǔ)償，基波供電電流出現(xiàn)了大幅度下降，大約下降520A。同時(shí)大量的諧波電流被有效吸收，供電電流達(dá)到了規(guī)定的諧波限定值。

     3.5 案例5：取自一家大型造紙廠的供電系統(tǒng)的案例。該供電系統(tǒng)裝有一個(gè)10MVAR、20KV電容器組。電容器組經(jīng)常因過(guò)電流繼電器動(dòng)作而發(fā)生非正常跳閘。諧波測(cè)量顯示當(dāng)電容器組合閘時(shí)在20KV的母線上出現(xiàn)10.8%異常高的電壓畸變，五次諧波電流含量并高達(dá)135A。 當(dāng)切斷電容器組后，電壓畸變下降到1.2%，五次諧波電流降為6A。在此中壓諧振情況下，第五次諧波電流放大系數(shù)高達(dá)22。對(duì)電容器組進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)將造紙廠直流驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的諧波電流考慮進(jìn)去。經(jīng)計(jì)算機(jī)對(duì)若干可能出現(xiàn)的電網(wǎng)情況進(jìn)行仿真后，證明加上五次濾波器是最佳方案。為應(yīng)付于電容器上可能升高之電壓，對(duì)原有的電容器組進(jìn)行修改。方法是再增加一個(gè)電容器組，與原有的電容器組串聯(lián)，并安裝一臺(tái)空心濾波電抗器。

     3.6 案例6當(dāng)公用電網(wǎng)在變電所使用不帶調(diào)諧電抗器的電容器組時(shí)，如果變電所供電給帶有產(chǎn)生諧波負(fù)載的工業(yè)用戶，中壓供電電網(wǎng)被認(rèn)為是符合標(biāo)準(zhǔn)的電壓畸變，就有存在諧振的可能性。表示的是在某一變電所11KV母線上所測(cè)量的電壓波形，此變電所安裝的電容器組沒(méi)有配置調(diào)諧電抗器。由圖可見(jiàn)，由于諧振，電壓發(fā)生嚴(yán)重畸變，五次諧波電壓分量經(jīng)測(cè)量高達(dá)基本波的22.2%。如果此電壓供電給MV/LV變壓器，而此變壓器于低壓側(cè)接有電容器組，則電容器組之電容與變壓器之短路電感形成一串聯(lián)諧振回路而使電容器吸收大量諧波電流，而發(fā)生電容器過(guò)載。