当负荷是变频器、中频炉、直流电机等谐波源时,常常出现无功补偿装置烧毁的情况。特别是,随着变频器在电机节电领域的广泛应用,谐波电流对无功补偿装置的影响日益突出。这已经成为企业进行节能技术改造中不可回避的问题。节能改造中大量使用变频器,而变频器产生严重的谐波电流。这些谐波电流对原来的无功补偿装置造成了不同程度的损坏,常见的现象包括: "`tXA 无功补偿装置不能投切:这一般发生在无功补偿控制器中包含谐波保护装置的场合,当
检测到谐波电流过大时,装置进入保护状态,同时会显示谐波过大的提示信息;
}6zbT-i 无功补偿装置中的保险丝烧断:这是流过补偿装置的电流过大导致的;
GUp;AoQ 无功补偿装置中的电容损坏(鼓肚):这是流过补偿电容的电流过大,导致电容过热引起的。
oY9FK{ 谐波电流造成这些危害的根本原因是谐波电流在无功补偿装置与
变压器构成的回路中发生了谐振。
*dE^-dm# 电路谐振的原理与
机械谐振的原理相同。机械谐振是指物体在外力的作用下以其固有的振荡频率振动,当外力作用的频率与物体的固有振荡频率相同时,物体的振幅变得越来越大,即使较小的外力也能够导致很大的振幅,这就是谐振现象。秋千的道理就是如此,只要游戏者按照秋千摆动的频率施加外力,秋千的摆动幅度就会越来越大。有些物体,当振动幅度过大时,就发生了损坏。图1所示的是一座桥梁在风力的作用下,产生谐振,然后发生坍塌的情况,这座桥梁投入使用仅仅几个月的时间。
图1 机械谐振现象
8QgA@y" 在电力系统中,变压器与无功补偿电容构成了一个LC并联电路,如图2所示。这个电路有一个固有的振荡频率f0,当f0与谐波的频率相同时,就会产生谐振现象,在电容和变压器回路中产生很强的谐波电流,导致电容甚至变压器烧毁。
图2 补偿装置与变压器构成的并联谐振电路
7ETjn)%bs 解决这个问题的
方法有两个,一个是将无功补偿装置改为抗谐波类型的,具体方法是在补偿电容上串联电抗器,使LC串联支路的谐振频率低于可能出现的最低谐波频率。
T|4snU2M 另一个方法是在谐波源负载的
电源线输入端安装一个
谐波滤波器,减小向电网注入的谐波电流。实现这个目的的
设备就是
HTHF谐波滤波器。实际上,企业在进行节能改造时,只要对节电柜提出谐波电流的限制要求,就能够回避这种风险。对节电柜的谐波电流的限制要求可以采用GB17625标准。只要接入电网的设备全部满足GB17625标准,就能够彻底避免谐波电流带来的危害。