1、电力系统谐波案例解决方案谐波案例解决方案1在一个相当大的办公大楼内，发现许多电容器组因过热而损坏，损坏的是连接在负责供电给计算机不间断电源设备(UPS)变压器之自动功率因数控制电容器组上。为找出损坏的原因，对谐波进行了测量。测得的供电变压器基波和谐波电流以及电压的总谐波畸变率(THD)。结果可知，当两段50KVAR投入后出现严重的并联谐振，将30A的十一次谐波电流(由UPS产生的)放大到183A(相当于大约10倍的放大系数)，同时电压的THD值也增加到19.6%。当2段50KVAR电容器组投入，电容器上电流的有效值(RMS)是364A，相当于2.5倍的额定电流流经电容器，这足以说明电容器损坏的
2、原因。根据IEC831-1(低压电容器标准)，电容器的容许电流是额定电流的1.3倍。因为从谐波测量结果中可确认在供电系统中存有谐振现象，因此采用上海坤友电气有限公司KYLCF0.4-20/H5和KYLCF0.4-20/H5滤波模块。请注意，装KYLCF滤波补偿模块后，无论投入几段皆可避免谐振，而且也不会放大任何谐波电流，为了验证此设计，在最大非线性负载下对调谐电容器组进行测试，结果证明谐波电流并无放大现象。谐波案例解决方案2单线系统图是从一个塑模公司的供电系统中取出的，这个固定式的150KVAR电容器组经常故障。为了找出频繁故障的原因，进行了实地谐波测量，测量得的电容器组有效电流值是371A，
3、主要谐波分量是十一次谐波。测得的电容器有效电流相当于额定电流的1.71倍，这样的测量结果当然能够解释为什么电容器总是出故障。由于总电压谐波畸变率即使在不用电容器的情况下也高达8.1%。此公司考虑采用上海坤友电气有限公司KYLB0.4低压滤波补偿装置，以保证所有用电设备皆有良好的供电质量。谐波案例解决方案3单线系统图中电容器组是某家公司所购置的。此公司购置电容器组的决定是由于公司电力系统功率因数太差不符合要求被罚款所致。经计算，总共需要400KVAR来改善功率因数才能达到不被罚款的规定值。在对电容器组进行测量后可知，工厂供电用的500KVA变压器稍有些过载，五次谐波电流为62A，是基波电流的9%
4、。当电容器组投入时，由于无功得到补偿，基波电流降到492A，可是五次谐波电流却被放大到456A，是基波电流的93%，总电压畸变率增加到16.2%，此种供电品质是负载所完全不能接受。因此，采用上海坤友电气有限公司KYLB0.4低压滤波补偿装置。谐波案例解决方案4此案例中之测量主要的目的是要确定采用什么样的无功补偿系统才能改善功率因数，使其达到不被罚款要求值。从测量的结果可以看出，电压发生了严重畸变，测得电压之THD是12%。显然，不带电抗器的电容器组是不能使用的，由于较高的电压畸变，所以决定使用上海坤友电气有限公司KYLB0.4低压滤波补偿装置。当所有的滤波器都投入使用时，电压THD从12%降到
5、成为2%，该值被认为是低电压供电系统的很好的结果。还应提请注意的是由于无功功率得到补偿，基波供电电流出现了大幅度下降，大约下降520A。同时大量的谐波电流被有效吸收，供电电流达到了规定的谐波限定值。谐波案例解决方案5取自一家大型造纸厂的供电系统的案例。该供电系统装有一个10MVAR、20KV电容器组。电容器组经常因过电流继电器动作而发生非正常跳闸。谐波测量显示当电容器组合闸时在20KV的母线上出现10.8%异常高的电压畸变，五次谐波电流含量并高达135A。当切断电容器组后，电压畸变下降到1.2%，五次谐波电流降为6A。在此中压谐振情况下，第五次谐波电流放大系数高达22。对电容器组进行重新设计，
6、设计时将造纸厂直流驱动器产生的谐波电流考虑进去。经计算机对若干可能出现的电网情况进行仿真后，证明加上五次滤波器是最佳方案。为应付于电容器上可能升高之电压，对原有的电容器组进行修改。方法是再增加一个KYLBC电容器组，与原有的电容器组串联，并安装一台KY-Dr滤波电抗器。谐波案例解决方案6当公用电网在变电所使用不带调谐电抗器的电容器组时，如果变电所供电给带有产生谐波负载的工业用户，中压供电电网被认为是符合标准的电压畸变，就有存在谐振的可能性。表示的是在某一变电所11KV母线上所测量的电压波形，此变电所安装的电容器组没有配置调谐电抗器。由图可见，由于谐振，电压发生严重畸变，五次谐波电压分量经测量高
7、达基本波的22.2%。如果此电压供电给MV/LV变压器，而此变压器于低压侧接有电容器组，则电容器组之电容与变压器之短路电感形成一串联谐振回路而使电容器吸收大量谐波电流，而发生电容器过载。谐波案例解决方案7是于一条供电给数家中、小型工厂的11.4KV供电母线上进行20小时的电压THD值测量，显然地，公用电网上之电容器组导致了将工厂非线性负载所产生的谐波放大。之所以对此母线的谐波进行测量，是因在一个于低压侧装有滤波电容器组的工厂经常遭受非正常跳闸的困扰。谐波分析证明畸变主要是由五次谐波所造成，测量期间第五次谐波电压的最大值达8.1%，超出了公用电网所规定之3%限定值，利用测得的畸变量进行计算，计算
8、出低压侧滤波器的RMS电流，明显地超过了五次滤波器电流继电器的热保护设定值，如果不采取措施消除11.4KV系统的谐振，则低压侧的滤波器应改成带6%或7%电抗器的调谐式电容器组，如此一来将导致较高的谐波电流流入公用供电系统，进而恶化11.4KV的供电质量。谐波案例解决方案8是一个供电给7家工厂之变电站单线系统图，变压器TR1-TR6的负载部份为非线性负载，而变压器TR7则仅为一般的AC负载。无功电力补偿方式是用不带电抗器的自控电容器组进行无功补偿。电容器组制造商被告知有几台变压器上的好几个电容器和熔断器被烧坏，因此对谐波进行了测量。特别注意的是变压器TR7也由于20KV供电母线上的5%畸变而受到
9、供电质量低下的困扰。在为工厂重新设计无功补偿系统的同时，决定应让在产生谐波的变压器上对谐波进行吸收，因此应采用滤波器。根据每台变压器上的负载，设计滤波电容器组的无功功率，分支数量和调谐频率。当然，无需更换现有变压器TR7的电容器组，因为这个变压器只有线性负载。请注意，由于在变压器TR1-TR6的低压侧的滤波器降低了谐波注入20KV电网，使谐波电压畸变由5%降到0.8%，因此，变压器TR7的供电质量变的很好并控制在规定的范围内。结论由大部份案例中可发现，在公共电网中之谐波畸变水平达到所规定临界值以前，谐波问题便已明显地出现在工业工厂或商业用户中。在用户系统中，若使用不串接电抗器之电容器组并造成谐振情况，则于装有电容器组之母线上将导致高电压畸变。用户设备中一些诸如电动机过热，变压器过热及电子设备误动作的事情都会发生。因此对电力用户而言，迫切需要的是了解可能发生之谐波问题，并妥善处理使谐波畸变限制在合理范围内。计算机仿真计算可针对各种不同电网情况进行快速分析，其输出结果可当作设计之依据。无论如何，现场之测量不但可以提供可贵之谐波信息，并可当作计算机仿真之输入值，或者可用来验证计算结果之准确性。
