眾所周知，在電力系統(tǒng)中，中頻爐諧波源產(chǎn)生的諧波對(duì)電力系統(tǒng)造成污染，影響電力系統(tǒng)和用戶(hù)本身的電氣環(huán)境，對(duì)各種電氣設(shè)備造成危害。諧波污染的危害主要表現(xiàn)在：

① 對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生附加功率損耗和發(fā)熱，并可能引起振動(dòng)，縮短電機(jī)使用壽命；

② 對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器組引起諧振或諧波的放大，從而導(dǎo)致電容器因過(guò)負(fù)荷或過(guò)電壓而損壞，對(duì)電力電纜也會(huì)電纜的過(guò)負(fù)荷或過(guò)電壓擊穿；

③ 增加變壓器和電網(wǎng)的損耗；

④ 對(duì)繼電保護(hù)自動(dòng)控制裝置和計(jì)算機(jī)產(chǎn)生干擾和造成誤動(dòng)作；

⑤ 造成電能計(jì)量誤差；

⑥ 諧波電流在電網(wǎng)中流動(dòng)，除增加線(xiàn)損外，還將對(duì)通訊和無(wú)線(xiàn)電干擾造成影響。

為此，電力系統(tǒng)和諧波源用戶(hù)都有責(zé)任和必要的對(duì)諧波裝置加大限制和治理，以保證電力系統(tǒng)和用戶(hù)的安全可靠運(yùn)行，提高整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

從變頻器工作原理可知，它是通過(guò)三相橋式整流裝置再進(jìn)行脈沖調(diào)頻來(lái)進(jìn)行變頻的，它的正常運(yùn)行必然產(chǎn)生較大的諧波電流，且功率因數(shù)也達(dá)不到0.90的要求。中頻電源在正常工況下，產(chǎn)生的諧波電流主要是5、7、11、13、17、19……次，它的主要特征諧波為h=6K±1,K正整數(shù)，產(chǎn)生的特征諧波電流與基波電流關(guān)系為：Ih=I1/h。

考慮到控制器運(yùn)行燃弧角（或換向角）的影響，裝置負(fù)荷在額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生的5次諧波對(duì)基波含有率通常不低于20％，7次不低于14％，11次不低于9％，13次不低于7％。在負(fù)荷較小時(shí)，雖然諧波含有率較高，但實(shí)際向電網(wǎng)注入的諧波電流并不大，同時(shí)11次以上高次諧波雖然與低于7次以下的諧波電流相比數(shù)值較小，但由于低壓側(cè)短路容量較小，其阻抗相對(duì)較大，故對(duì)諧波電壓含有率及低壓側(cè)波形畸變率影響較大。

綜合上述材料，我們擬采取在諧波治理的同時(shí)對(duì)無(wú)功也進(jìn)行一定的補(bǔ)償，達(dá)到如下技術(shù)要求：

1）使得該廠(chǎng)10kV母線(xiàn)電壓波形總畸變率滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)規(guī)定要求，具體為：

表1    國(guó)標(biāo)規(guī)定允許值

2）使得諧波源向系統(tǒng)注入電網(wǎng)的各次諧波電流符合國(guó)標(biāo)要求，具體由當(dāng)?shù)刂C波監(jiān)測(cè)站根據(jù)實(shí)際情況確定，也可定性為在負(fù)荷全運(yùn)行達(dá)到額定時(shí)，總畸變含量In<10%,各次諧波電流<5％。

3）無(wú)功補(bǔ)償及消諧裝置運(yùn)行時(shí)不會(huì)對(duì)其它電氣設(shè)備產(chǎn)生不良影響和干擾，設(shè)備自身安全可靠運(yùn)行。

4）補(bǔ)償后的功率達(dá)到0.92以上。

5）裝置采用自動(dòng)投切，跟蹤負(fù)荷進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，當(dāng)負(fù)荷全停時(shí)，裝置將自動(dòng)全停。

三、消諧裝置參照的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

1．GBT/14549-1993    “電能質(zhì)量   公用電網(wǎng)諧波”

2．DLH599-1996       “城市低壓配電網(wǎng)改造技術(shù)導(dǎo)則”

3. GB3983－83        “并聯(lián)電容器”

4.10229-88           “電抗器”

四、具體消諧和補(bǔ)償方案的確定

1.采取的消諧容量和電容器設(shè)計(jì)容量，從下面三個(gè)方面考慮：

① 流入電容器中的諧波電流和基波電流總有效值，應(yīng)不大于1.3倍電容器額定電流，計(jì)算式為：

② 電容器的端電壓應(yīng)不大于1.2倍的要求，計(jì)算式為：　　

或電容器應(yīng)能在1.1倍額定電壓下長(zhǎng)運(yùn)行，滿(mǎn)足下式要求，

③ 電容器運(yùn)行發(fā)出的無(wú)功容量不大于1.35的額定容量，即：

采取消諧措施后，電容器在運(yùn)行中應(yīng)滿(mǎn)足上述三個(gè)條件。

根據(jù)變壓器下負(fù)荷由三相整流裝置進(jìn)行提供的調(diào)整變頻，其產(chǎn)生的諧波將主要是5次諧波，7次相應(yīng)次之，考慮到11、13次諧波對(duì)電壓畸變率的貢獻(xiàn)影響，對(duì)11次也需考慮，具體設(shè)計(jì)時(shí)，主要消諧容量是5次，7次、11次也考慮一定的容量，另外，還需防止對(duì)3次和其它諧波的放大影響，這在各用支路里考慮。裝設(shè)的5次調(diào)諧消諧支路主要用于濾除5次諧波電流，其對(duì)7次諧波及以上諧波也有一定的抑制作用，裝設(shè)的11次及以上消諧支路，對(duì)11次有較強(qiáng)的消諧效果，對(duì)13次及以上諧波也有一定的抑制作用，但對(duì)7次有較明顯的放大作用，所造容量應(yīng)綜合考慮，避免消諧器的投運(yùn)對(duì)其它諧次的過(guò)度放大，使整體消諧及補(bǔ)償效果達(dá)到要求。

2．消諧方案和補(bǔ)償裝置的確定

根據(jù)消諧容量和無(wú)功需求容量確定采用1套消諧補(bǔ)償裝置，由1000×800×2200柜體組成。

消諧支路以5次、7次為主，并裝有對(duì)11次的消諧支路，同時(shí)為保證消諧效果，保留對(duì)3次諧波的消諧支路，在具體調(diào)試運(yùn)行過(guò)程中加以考慮，設(shè)備制造時(shí)留有裕度，并考慮過(guò)載因素。

圖二：濾波裝置投運(yùn)后的諧波流向圖