張?zhí)锩? 張旭

[摘 要] 隨著中頻爐在小型鑄造企業(yè)的廣泛應(yīng)用，因設(shè)備故障而引發(fā)的供電線路諧波事故時(shí)有發(fā)生，加強(qiáng)對其設(shè)備運(yùn)行管理，為社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)電力供應(yīng)是供電企業(yè)面臨的重要課題。

[關(guān)鍵詞] 中頻爐設(shè)備管理諧波

前言

由于諧波看不見、摸不著的特性，長期以來，國內(nèi)供電系統(tǒng)和用戶較少注意到諧波污染的危害。隨著工業(yè)和節(jié)能技術(shù)發(fā)展，非線性負(fù)荷將日益增多，以鋼鐵、紡織為主的高耗能企業(yè)產(chǎn)生的諧波污染，供電系統(tǒng)波形偏離正弦的畸變程度日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行和供電質(zhì)量，特別是對斷電敏感企業(yè)如：連續(xù)生產(chǎn)流水線、多工序的批量生產(chǎn)、數(shù)據(jù)處理等企業(yè)產(chǎn)生較大影響。

一、事故經(jīng)過

2011年11月13日，10:00，某10kV線路發(fā)生諧波事故。經(jīng)查，客戶凱鑫泵業(yè)因電熔爐故障導(dǎo)致配電變壓器燒毀噴油，引發(fā)線路諧波事故，造成該線路停電40分鐘，給該線路用電企業(yè)造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。

二、諧波的定義

在理想的交流供電系統(tǒng)中，三相交流電壓是平衡的，其方均根值和頻率都應(yīng)該是恒量，電壓和電流的波形為正弦無畸變。理想供電系統(tǒng)的這些指標(biāo)應(yīng)當(dāng)與用戶的負(fù)荷特性無關(guān)，而用戶負(fù)荷應(yīng)設(shè)計(jì)成在額定電壓和頻率下具有最佳的運(yùn)行性能，各個(gè)負(fù)荷之間互不干擾，功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)扔?。

在國際電工標(biāo)準(zhǔn)中定義：諧波為一周期量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整倍數(shù)。習(xí)慣上規(guī)定電力系統(tǒng)中的工頻為基波頻率。

《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》（GB/T 14549-1993）諧波定義為：對周期性交流量進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解，得到頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量。

諧波的類型：間諧波和次諧波、短時(shí)間諧波、陷波等。

三、 產(chǎn)生諧波的設(shè)備類型及對電網(wǎng)的危害

1.在談?wù)撾娏ρb置中的諧波時(shí)，最關(guān)心的是電流諧波，因?yàn)橹C波源于電流。供電系統(tǒng)中所有的非線性負(fù)荷都會(huì)產(chǎn)生諧波電流，包括單相負(fù)荷和三相負(fù)荷。大量的、大功率的單相負(fù)荷直接連接至三相電源時(shí)，將導(dǎo)致三相系統(tǒng)的不平衡。

2.目前供電系統(tǒng)的主要非線性負(fù)荷有：含半導(dǎo)體器件的大功率電力電子變流設(shè)備、變頻設(shè)備、變速傳動(dòng)裝置、大型UPS裝置、半導(dǎo)體變流裝置、煉鋼電弧爐、中頻爐、電焊機(jī)和電氣化鐵路等。

3.諧波對電網(wǎng)的危害

污染公用電網(wǎng)、影響變壓器工作、影響繼電保護(hù)的可靠性、加速金屬化膜電容器老化、增加輸電線路功耗、增加旋轉(zhuǎn)電機(jī)的損耗、影響或干擾測量控制儀器、通訊系統(tǒng)工作。

四、中頻爐對供電的影響

1.中頻爐是目前中小型冶煉鑄造企業(yè)采用的主要熔煉設(shè)備，在電網(wǎng)內(nèi)大量存在，其設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)直接影響了電網(wǎng)供電質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)引起各級高度關(guān)注。

2.中頻感應(yīng)加熱爐（以下簡稱中頻爐）是一種快速穩(wěn)定的金屬加熱裝置，其工作原理是：中頻爐通常采用AC-DC-AC變換方式，先將電網(wǎng)提供的50Hz交流電流由橋式整流電路整為直流，經(jīng)過濾波，然后再通過逆變裝置為負(fù)載提供中中頻電流（500-10000Hz），該電流在熔爐的感應(yīng)線圈中產(chǎn)生中頻交變磁場，使熔爐中的爐料產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，從而在爐料中產(chǎn)生渦流，致使?fàn)t料被加熱升溫，直至熔化。

3.變頻裝置是中頻爐的核心設(shè)備，是產(chǎn)生的諧波的根源。

五、工作建議

1.扎實(shí)做好事前預(yù)防。按照國標(biāo)規(guī)定的“誰污染、誰治理”原則開展工作。一是供電企業(yè)在電爐鑄造企業(yè)客戶業(yè)擴(kuò)報(bào)裝時(shí)，應(yīng)考慮其負(fù)荷性質(zhì)對電網(wǎng)的影響。二是在中間檢查和竣工驗(yàn)收時(shí)必須對其消除諧波裝置一并進(jìn)行測試驗(yàn)收，做到關(guān)口前移。

2.加強(qiáng)對客戶設(shè)備的日常管理。管理運(yùn)行單位在日常檢查中要加強(qiáng)對濾波器、客戶電抗器、電容器等裝置運(yùn)行情況的檢查和年檢預(yù)試，防止其運(yùn)行異常造成諧波事故。

3.加強(qiáng)電網(wǎng)諧波管理治理。一是按照規(guī)定對變電站等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行同期性檢測和維護(hù)，使其能正常投切。二是當(dāng)線路或變電站設(shè)備發(fā)生故障或事故時(shí)，要結(jié)合實(shí)際加強(qiáng)對諧波方面的調(diào)查分析和預(yù)測，采取必要的措施，防止問題重演。

4.強(qiáng)化對客戶事故后的處理監(jiān)督。實(shí)踐證明，大多數(shù)情況下，中小企業(yè)對設(shè)備維修時(shí)，經(jīng)常找個(gè)體維修隊(duì)進(jìn)行。這就要求運(yùn)行管理單位，在客戶發(fā)生事故后，一方面要按照相關(guān)規(guī)定對客戶做出相應(yīng)處理，同時(shí)，必須讓有資質(zhì)測試單位做好設(shè)備投運(yùn)前的各項(xiàng)測試，杜絕客戶設(shè)備事故的再次發(fā)生。

5.充分發(fā)揮政府相關(guān)部門的職能。一是主動(dòng)加強(qiáng)與政府部門的聯(lián)系、積極主動(dòng)匯報(bào)，促請其定期組織召開企業(yè)設(shè)備運(yùn)行分析會(huì)，通報(bào)近期發(fā)生的問題，提出解決問題的方法措施和設(shè)備運(yùn)行管理要求，督促企業(yè)加強(qiáng)設(shè)備管理，做好客戶設(shè)備運(yùn)行管理跟蹤。二是利用政策引導(dǎo)企業(yè)積極采用國內(nèi)國際先進(jìn)的設(shè)備和工藝技術(shù)，提高其生產(chǎn)、環(huán)保、節(jié)能等各方面技術(shù)指標(biāo)，減少對電網(wǎng)的污染。

6.充分發(fā)揮科技的支撐作用，密切關(guān)注電網(wǎng)數(shù)據(jù)變化、為客戶提供優(yōu)質(zhì)電力供應(yīng)。供電企業(yè)管理人員經(jīng)常性地調(diào)取相關(guān)企業(yè)的負(fù)荷及參數(shù)變化并加以深度分析，及時(shí)與企業(yè)溝通信息，做好事前預(yù)警和預(yù)防，最大程度減少客戶設(shè)備事故的發(fā)生和對電網(wǎng)的影響，努力為客戶提供優(yōu)質(zhì)電力供應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《干擾性負(fù)荷的供電》，孫樹勤、林海雪編著.