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1、低压电网中的谐波污染问题及有关标准对谐波分量的限值； 处理低压无功补偿装置谐波放大的若干实例，并提出了对电压无功补偿装置合理选择的意见。 1.1.低压电网谐波污染的严重性低压电网谐波污染的严重性 近三十年来，在被日益广泛应用的各种电力电子装置中，整流装置所占的比例最大，逆变器、直流斩波器等所需的直流电源主要来自整流电路，常用的晶闸管相控整流电路或二极管整流电路都是严重的谐波源。计算机、彩色电视、各种办公设备和其他家用电器的普及也会造成谐波污染。 上述电气设备的单台容量虽然很小，但数量却极为庞大，其内部大都含有开关电源，各类开关电源、变频器的用量越来越多，加上荧光灯产生的谐波，使电源的谐波污染日
2、益突出，谐波电压和谐波电流引起电源波形的严重畸变，影响到对电力用户的供电质量。在低压电容器无功补偿装置上还可能由于谐波的放大， 产生并联电容器的损坏或谐振事故， 因此对低压电网的谐波治理和无功补偿装置的改进是当前电力系统中亟待解决的重要课题。 实际上，不同的理解和采用不同的技术，对状态检修的概念叙述是不同的。普遍的设备状态检修的定义为：依据设备的实际状况，通过科学合理地安排检修工作，以最少的资源消耗保持机组（设备）的安全、经济、可靠的运行能力。由此可见， 状态检修实际上是电厂实现设备维修管理现代化所追求的一个长远目标，其实施计划是一个长期解决方案。 状态检修并不是要减少检修，也不是要取消计划，
3、其关键是如何科学合理地安排检修工作。国内电厂以往的维修方式主要采取计划维修的模式，这种模式在相当长一段时间内仍将是我们的主要维修管理模式。 状态检修与计划检修的根本差别是：维修工作的科学性和合理性，而不是计划性。传统的计划检修主要是依据规程和以往经验来安排维修计划，大多数是日历式的。而状态检修则主要是根据各自真实的设备状况监测结果和科学的设备评估方法来安排计划， 力图改变过去依据规程和以往经验来安排计划带来的设备“过修”和设备“欠修”的弊端。因此状态检修的准确含义应当是“维修优化” ，即使维修活动进一步科学化、合理化。如上所述，国外开展状态检修的模式有很多，其中主要有 3 种方式，即以设备可靠
4、性分析为中心的维修 （RCM） 、 以设备状态监测为基础的预知性维修 （PDM） 、以高温关键设备状态和寿命评估为基础的设备寿命管理（LM）等技术。这些模式的理论基础不同，使用范围和特点也不同。电厂采用时一般要根据自己的机组特点和设备维修重点，选择一种模式或将不同模式组合，产生出适合电厂自身的状态检修模式。 2.2.低压电网中谐波分量的限值低压电网中谐波分量的限值 为了限制谐波源注入电网后产生不良影响， 必须把电压和电流的谐波分量控制在允许的范围内，使连接在电网中的电气设备免受谐波的干扰。GBT145491993电能质量公用电网谐波对注入低压电网中谐波电流允许值和谐波电压限值的规定分别见表 1
5、 和表 2。 表 1 低压电网谐波电流允许值（均方根值） （基准短路容量 10MVA） 谐波次数/次 谐波电流允许值/A 2 78 3 62 4 39 5 62 6 26 7 44 8 19 9 21 谐波次数/次 谐波电流允许值/A 10 16 11 28 12 13 13 24 14 11 15 12 16 9.7 17 18 谐波次数.次 谐波电流允许值.A 18 8.6 19 16 20 7.8 21 8.9 22 7.1 23 14 24 6.5 25 12 表 2 低压公用电网的谐波电压（相电压）限值 标称电压.kV 总谐波畸变率.% 各次谐波含有率.% 奇 次 偶 次 0.38
6、5.0 4.0 2.0 对公共连接点处的最小短路容量不同于基准短路容量 10MVA 时， 可按公式 （1）修正表 1 中的数值。 INIKPSK1SK2（1） 式中， SK1 为公共连接点处的最小短路容量， MVA； SK2 为基准短路容量， MVA；IKP 为表 1 中第 N 次谐波电流允许值，A；IN 为短路容量为 SK1 时的第 N 次谐波允许值，A。 应该指出：对于不同电压等级电网的电压总谐波畸变率的限值不同，电压等级越高，谐波限制越严。例如 610KV、3566KV 及 110KV 电网，其电压总谐波畸变率分别规定为 4.0、3.0 和 2.0；另外对偶次谐波的限制也要严于对奇次谐波
7、的限制。 3.3.电容回路的谐波放大和谐振电容回路的谐波放大和谐振 无功补偿装置和滤波装置主要由并联电容器及电抗器组成。在工频条件下，电容器的电抗值比系统的电感电抗值要大得多，不会发生谐振。但由于容抗 XC1 C，感抗 XL L，高次谐波条件下由于 XL 的增加和 XC 的减小，就可能发生并联谐振或串联谐振。这种谐振往往会使谐波电流放大到几倍甚至数十倍，会对电网及并联电容器和与之串联的电抗器产生很大的威胁， 并可能使电容器和电抗器烧毁。根据日本及我国的统计，由于谐波而损坏的电气设备事故中，电容器事故约占 40，电抗器事故约占 30。下面将介绍由于谐波及谐波放大引起的事故实例，以供参考。 4.4
8、.由由于谐波放大造成电容器损坏于谐波放大造成电容器损坏 某办公大楼内部分无功补偿的低压电容器因过热而损坏， 而这些电容器组接于向不间断电源（UPS）供电的回路上，见图 1。当投入 1 组或 2 组 50KVAR 电容器时，实测得谐波电流值及电压畸变率的数值见表 3。 图 1 某办公楼低压电容器组接线图 表 3 谐波电流实测值及电压畸变率 谐波次数/次 供电电流/A 电容器组电流/A 投入并联电容器容量/kvar 0 50 100 50 100 1 5 7 11 13 17 600 10 4 30 6 2 538 8 5 62 9 8 512 11 9 283 44 2 70 4 2 36 16
9、 9 142 11 4 327 69 3 电容器均方根电流/ A 电压畸变率/% 3.8 5.9 19.6 83 364 注：供电电流由测量点 1 处测得，电容器组电流由测量点 2 处测得。 从表 3 中可知，当投入 100KVAR 电容器组时出现严重的并联谐振，将由 UPS产生的 30A、11 次谐波电流放大近 10 倍达到 283A，电压畸变率达到 19.6；由测量点 2 处测得：当投入电容器两组共 100KVAR 时，电容器组的电流有效值高达364A，相当于 100KVAR 电容器额定电流值的 2.5 倍，这足以充分说明引起电容器过热损坏的原因。 解决的措施：将每组 50KVAR 电容器
10、串联 7的电抗器。其加装 7串联电抗器后的实测值见表 4。从表 4 中可看出：11 次谐波放大和电容器的严重过载问题都得到了满意的解决，表 4 还给出了在最大非线性负载条件下测得的数据。测量结果表明谐波电流均在允许值之内，无放大现象，无功补偿和抑制谐波的效果均满意。 表 4 每组电容器加装 7串联电抗器后的实测值 谐波次数/次 供电电流/A 电容器组电流/A 投入并联电容器容量/kvar 0 50 100 50 100 150 1 5 773 13 735 17 691 20 75 10 151 10 227 13 7 11 13 7 45 16 6 42 15 5 40 14 1 3 1 1
11、 6 2 1 8 3 电容器均方根电流/ A 电压畸变率/% 6.4 6.0 5.7 75.2 151.5 227.8 5.5.用低压滤波器进行无功补偿和抑制谐波用低压滤波器进行无功补偿和抑制谐波 图 2 为不带电抗器的补偿电容器组接线图。 由于 6 相交流拖动负载的性质谐波含量大，电压畸变率 UTHD 高达 12，显然不带电抗器的补偿电容器组是不能采用的，采用带电抗器的 5、7、11 次滤波电容器组，进行无功补偿取得了良好的效果，基波供电电流大约下降了 520A，大量谐波电流被有效吸收，供电质量达到规定的谐波限值。投入和不投入滤波器时的馈电电流及电压畸变率见表 5。 图 2 不带电抗器的补偿
12、电容器组接线图 表 5 投入和不投入滤波器时的馈电电流及电压畸变率 谐波次数/次 运 行 方 式 滤波器 不投入 投 5 次 滤波器 投 7 次和 5 次滤波器 投各次 滤波器 馈电电流/A 基波 5 7 11 1387 402 44 245 1065 51 57 103 956 51 1 77 860 52 2 10 13 38 61 5 8 电压畸变率.% 12 5.4 3.0 2.0 6 6. .因低压电容器组引起谐波放大因低压电容器组引起谐波放大 某工业企业在 400V 低压供电母线上安装了 150KVAR 用于无功补偿的并联电容器组，其接线图见图 3。投入、运行后发现并联电容器经常损
13、坏，为了找出原因，现场进行了谐波测量，实测数据见表 6。 测量结果表明：电容器组通过的均方根电流 IC 值为 371A，相当于额定电流的 1.71 倍，是引起电容器损坏的原冈，切除电容器组的情况下电压畸变率已达8.1， 投入电容器组后电压畸变率则高达 13.1， 因此根据非线性负载的性质，应选用滤波电容器组进行无功补偿。 7 7. .低压低压无功补偿装置无功补偿装置的合理选择的合理选择 7.1 首先摸清负载的性质和谐波含量 采用普通的低压电容补偿成套装置， 还是选择具有抑制谐波功能的滤波器成套装置，关键在于负载的性质和所产生的谐波分量的大小。谐波分量的数值可由谐波测试仪测得。对电力负载的性质要
14、特别注意以下 3 点： 1) 载变化的幅度和频繁程度； 2) 负载中是否具有容量较大的谐波源： 3) 三相负载的不平衡程度。要求快速补偿和抑制谐波的行业，通常包括具有大量电焊机设备的汽车制造业、冶金行业、造纸行业、电梯及起重设备、大型商住楼，以及其他具有大量变频器和大容量荧光灯照明的场所。 7.2 搜集配电网及负载的技术参数 搜集配电网及负载的有关参数，为设计滤波器的方案提供依据，通常包括： 1) 电网的额定电压、运行电压和变化范围； 2) 基波频率 F 的无功负载； 3) 主要负载的性质、谐波次数及其分量值； 4) 实测的电网电压畸变率； 5) 不同运行方式下配电网的短路容量； 6) 国家标
15、准 GBT145491993 及 IEC 标准对谐波电压和谐波电流的限值等。 7.3 进行预测 根据网络参数，负载性质及初步提出的补偿方案，通过仿真模型的计算机计算，对是否可能发生谐波放大或谐波共振进行分析，做到心中有数。 7.4 合理选择补偿装置 近二十余年来， 国内外电工行业中先后开发了多品种的谐波滤波器和具有抑制谐波功能的低压无功补偿装置，主要包括： （1）KYLB 低压谐滤波补偿装置，单柜输出容量 60300KVAR 滤波回路，适用于常见的 5、 7、 11、 13 次谐波， 各次滤波器分别由电容器及串联电抗器组成。 （2） 低压 3 次谐波滤波器， 非线性的单相负载如荧光灯、投射灯、
16、 计算机、打印机等，接入相与中性线之间，会产生 3 次谐波电流，并在中性线上进行并联叠加，造成电流和电压畸变。3 次谐波电流除了会在中性线上引起过载危险外还会形成 150HZ 的磁场，因此要求从电网上滤除 3 次谐波电流，单柜输出容量一般为 1550KVAR。 （3）固定式带调谐滤波器组，额定容量 7.550KVAR，1 台固定式带调谐滤波器，由 1 台电容器和 1 台电抗器组成，电容器按需补偿的无功容量选择，电抗器电感值的选择要使 LC 回路形成串联谐振电路的谐振频率，低于电网相间存在的最低次谐波频率，通常是 5 次（250HZ） ，而调谐频率则往往按 141HZ 设计的。当高于调谐频率时带调谐滤波器是电感性的，不但不会放大典型的 5 次、7 次和11 次谐波，
