班耐新　　劉金龍（唐山三友化纖有限公司，河北 唐山 063305）

化工企業(yè)變頻設(shè)備諧波分析及治理

班耐新劉金龍
（唐山三友化纖有限公司，河北 唐山 063305）

摘要：本文分析了化工企業(yè)諧波出現(xiàn)及危害，闡述了化工企業(yè)諧波的限制規(guī)定，并結(jié)合實(shí)際以有源濾波器裝置為案例，論述了化工企業(yè)諧波治理的措施，得出了結(jié)論。供同行參考借鑒。

關(guān)鍵詞：化工企業(yè)；變頻設(shè)備；諧波污染；諧波抑制；治理措施

1　化工企業(yè)諧波出現(xiàn)及危害

目前在化工企業(yè)生產(chǎn)中用到的變頻電源調(diào)速越來越多，它的諸多優(yōu)點(diǎn)為企業(yè)帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益，也為生產(chǎn)一線員工帶來了操作上的方便。但是，由于變頻電源逆變電路的開關(guān)特性及計(jì)算機(jī)和傳感器等設(shè)備安裝的比較近，在生產(chǎn)中就會(huì)互相造成影響，對(duì)電源就會(huì)形成非線性負(fù)載，這也就是我們常說的諧波。

所謂的諧波實(shí)際上就是一種干擾量，它的頻率范圍一般在2≤n≤40，它的產(chǎn)生會(huì)使電網(wǎng)受到污染危害。這方面的危害主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

首先是對(duì)電動(dòng)機(jī)自身的危害。最為明顯的表現(xiàn)是電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，電動(dòng)機(jī)噪聲增大；電動(dòng)機(jī)消耗的無功分量增大；產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩；中性點(diǎn)對(duì)地的高頻漏電流增大等。其次為能使電氣測(cè)量、儀表計(jì)量不準(zhǔn)確，產(chǎn)生計(jì)量誤差，給化工企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失。

除此之外還會(huì)引起電網(wǎng)中局部并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，這樣就會(huì)導(dǎo)致諧波放大，引起安全事故。還會(huì)對(duì)臨近生產(chǎn)車間的通信系統(tǒng)產(chǎn)生一定的干擾，導(dǎo)致信息上的丟失，促使通信系統(tǒng)沒有辦法正常工作。同時(shí)在電網(wǎng)元件中產(chǎn)生的諧波損耗，降低了發(fā)電輸電設(shè)備的效率。

2　化工企業(yè)諧波的限制規(guī)定

一般來說，對(duì)于在化工企業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的諧波是我們極力反對(duì)的，但是現(xiàn)在很多諧波源沒有嚴(yán)格按規(guī)定執(zhí)行，最終還是出現(xiàn)了。所以對(duì)它的限制要以我們國家相關(guān)部門現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。下表給出的是總電壓畸變率國際規(guī)定的限制值，具體見表1。

表1

3　化工企業(yè)諧波治理措施

化工企業(yè)諧波的治理措施有很多，文章結(jié)合實(shí)際，以有源濾波器即APF為例談?wù)勥@方面的治理措施。有源濾波器具有可控性和快速響應(yīng)性的特點(diǎn)，它不僅能補(bǔ)償各次諧波，還可以抑制電壓閃變，補(bǔ)償無功電流，價(jià)格比較合理。另外它還具有自適應(yīng)功能，可以自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化著的諧波。它的工作原理如圖1所示。

一般地，有源濾波器可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型、混合型和串-并聯(lián)型。鑒于文章篇幅有限，現(xiàn)以串聯(lián)型為例說明其治理措施。所謂的串聯(lián)型可以看作是一受控電壓源，通過匹配變壓器將有源濾波器串聯(lián)于電源和負(fù)載間，用來消除電壓諧波，平衡或調(diào)整負(fù)載的端電壓。我們可以通過三個(gè)單相變壓器串聯(lián)在電源和負(fù)載兩端，跟蹤電源電壓中的諧波分量，對(duì)此，文章設(shè)計(jì)了串聯(lián)有源濾波器的框架圖。如下所示。這樣就會(huì)產(chǎn)生與它相反的諧波電壓，讓負(fù)載端的交流測(cè)電壓為正弦波。

像這種串聯(lián)的濾波器裝置容量小，但是運(yùn)行效率很高，對(duì)諧波電壓源類型的負(fù)荷有很大的補(bǔ)償。同時(shí)先進(jìn)的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴ǎ雀?、運(yùn)行更穩(wěn)定；一機(jī)多能，既可補(bǔ)諧波，又可兼補(bǔ)無功；模塊化設(shè)計(jì)，便于生產(chǎn)調(diào)試；便利的并聯(lián)設(shè)計(jì)，方便擴(kuò)容；具有完善的橋臂過流、保護(hù)功能；使用方便，易于操作和維護(hù)。

隨著容量的不斷提高，有源濾波技術(shù)已經(jīng)作為改善電能質(zhì)量的關(guān)鍵性技術(shù)了，它的應(yīng)用范圍也從補(bǔ)償自身的諧波向改善電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量方向上發(fā)展。并且在日本、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家得到了高度重視和日益廣泛的應(yīng)用。

圖1

4　諧波治理后的效果

我們通過實(shí)際這樣的實(shí)驗(yàn)，得出在化工企業(yè)中應(yīng)用有源濾波技術(shù)后的實(shí)際效果，第一，諧波電壓和諧波電流等電能指標(biāo)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保障了電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。第二，電力設(shè)備損耗減少，噪音降低，延長(zhǎng)了使用壽命。第三，諧波治理后，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益十分的明顯。

圖2

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中圖分類號(hào)：TM711

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