波宏660V中频炉滤波补偿改造工程案例

　　十堰知名实业是一家生产汽车配件、金属材料、机床配件的企业，变压器房内安装有两台800KVA/10KV/0.66KV中频炉专用变压器，其中一台变压器在设备投入使用时已经安装一套波宏公司的滤波补偿装置经过三年时间运行稳定，功率因数和各次谐波达到设计要求；另一台变压器长期出现能耗增加、导体发热、有调整电费产生、保护装置误动作及计量设备准确率下降等现象。该企业根据生产需要改造原有的电容补偿柜，要求既能补偿无功同时又能治理谐波。

一、实地检测：

1、专用变压器噪声大且伴有间歇震动、在二月份油温高达80℃以上，需外两台加风机散热；

2、原有的普通无功补偿柜内电容器和接触器经常烧毁不能正常使用，其它低压用电设备经常出现不明原因跳闸或损坏；

3、中频炉工作时，可控硅更换频繁影响生产，专用变压器0.66KV侧功率因数低至0.73，达不到供电局0.9的要求，每月电费均有扣罚；

4、经检测专用变压器0.66KV系统中谐波电压（THD）畸变率17.3%；谐波电流（THD）畸变率29.5%；严重超出国标GB/T14546-93的相关标准。

二、原因分析：

　　根据中频炉的固有特性，基本认定上述问题均由中频电源的谐波引起；中频炉电源产生的大量谐波直接注入到专用变压器，造成变压器震动、损耗增加；中频炉功率因数低，大量无功功率由专用变压器提供，加重了变压器负担，造成导体发热油温上升；

　　由于0.66KV侧配用常规无功补偿，达不到滤波补偿的效果，系统中谐波电压、谐波电流无法根本治理，造成其它低压用电设备经常出现不明原因跳闸或损坏，普通补偿用电容自身难保而经常损坏。（下图所示）

1、谐波对变压器的影响

　　当较高频率的电流注入到变压器时，将产生趋肤效应和邻近效应，在变压器绕组中引起附加损耗，与变压器铁芯有关的铁损亦会增加。变压器将产生过热现象。

　　谐波电压还会使变压器激磁电流增大、效率降低，功率因数下降，当谐波电压长期存在且较为严重时，将会危及变压器绝缘层。

2、谐波对电力电容器的影响

　　当电容器组回路阻抗呈容性时，并联电容器对谐波电流起放大作用，特别是当系统等值感抗和电容器组回路容抗构成谐振条件，产生电流谐振时，即使较小的谐波电流也会放大若干倍，致使电容器的损耗急剧增加引起电容器过热或损坏；

　　另外，谐波电压值增高使电容器的损坏系数和附加损耗增加，导致容易发生故障和缩短电容器的使用寿命。 3、谐波对电力线路及用电设备的影响

　　当谐波电流通过架空线时，可能产生串联谐振，甚至造成危险的过电压。电力电缆在谐波电压作用下，绝缘强度降低，泄漏电流增大，使寿命缩短。

　　此外，谐波还会对旋转电机、继电保护和自动装置工作的可靠性、测量和计量仪器的准确性产生严重的不利影响。

三、治理措施

针对谐波产生的原因及特点，从滤波补偿技术上采取以下措施：

1、安装LC滤波器。LC滤波器也称为无源滤波器，是由波宏公司采用专利技术特殊定制以滤波电容器和滤波电抗器为主科学组合而成的滤波装置，并精细调谐在某个特定的谐波频率。滤波器在其调谐频率处阻抗为零，因此可吸收掉要滤除的谐波。

2、根据就近补偿原则，在专用变压器的0.66KV侧安装含有LC滤波器的中频炉专用的无功补偿兼谐波治理设备。

上图为波宏中频炉滤波补偿装置

3、拆除原有常规无功补偿柜器件，利用原有壳体安装湖北波宏公司BNLK-0.66型滤波补偿装置组件，不仅从根本上解决了上述电能质量问题，还收到很好经济效益。经过半年的实际运行，证明本次改造是成功的、有效的。滤波补偿改造后的效果如下图：

四、结论

1、滤波补偿装置改造运行后，自动跟踪中频炉的各个时段负载变化，0.66KV系统中谐波含量得到有效滤除；

2、滤波补偿装置未改造前电压谐波总畸变率（THD）严重超出国标5%的限值要求，装置投入运行后电压谐波总畸变率（THD）从原来的17.3%降至3.2%，符合国标GB/T14546-93《电能质量公共电网谐波》的标准要求。

3、滤波补偿装置改造投入运行后0.66KV系统中谐波电流得到了有效改善，电流谐波总畸变率（THD）从原来的29.5%降至5.6%；5、7、11次谐波电流吸收率达到80%以上，5、7、11次谐波电流值均在国标允许的范围内；

4、滤波补偿装置改造投入运行后系统功率因数从原来的0.73提高到0.98以上，有功功率、视在功率、无功功率得到提升有效降低了用电设备和供电线路的损耗。专用变压器油温大幅度降低，也未再出现震动现象。

5、通过无功补偿和谐波治理，有效改善了中频炉供电的电能质量，提高了中频电源的利用效率，有利于系统的长期运行安全，产生更好的经济效益。