電力係統諧波案例解決方案

諧波案例解決方案1

在一個相當大的辦公大樓內，發現許多電容器組因過熱而損壞，損壞的是連接在負責供電給計算機不間斷電源設備（UPS）變壓器之自動功率因數控製電容器組上。

為找出損壞的原因，對諧波進行了測量。測得的供電變壓器基波和諧波電流以及電壓的總諧波畸變率（THD）。結果可知，當兩段50KVAR投入後出現嚴重的並聯諧振，將30A的十一次諧波電流（由UPS產生的）放大到183A（相當於大約10倍的放大係數），同時電壓的THD值也增加到19.6％。當2段50KVAR電容器組投入，電容器上電流的有效值（RMS）是364A，相當於2.5倍的額定電流流經電容器，這足以說明電容器損壞的原因。根據IEC831－1（低壓電容器標準），電容器的容許電流是額定電流的1.3倍。

因為從諧波測量結果中可確認在供電係統中存有諧振現象，因此采用上海坤友電氣有限公司KYLCF0.4-20/H5和KYLCF0.4-20/H5濾波模塊。請注意，裝KYLCF濾波補償模塊後，無論投入幾段皆可避免諧振，而且也不會放大任何諧波電流，為了驗證此設計，在大非線性負載下對調諧電容器組進行測試，結果證明諧波電流並無放大現象。

諧波案例解決方案2

單線係統圖是從一個塑模公司的供電係統中取出的，這個固定式的150KVAR電容器組經常故障。為了找出頻繁故障的原因，進行了實地諧波測量，測量得的電容器組有效電流值是371A，主要諧波分量是十一次諧波。測得的電容器有效電流相當於額定電流的1.71倍，這樣的測量結果當然能夠解釋為什麼電容器總是出故障。由於總電壓諧波畸變率即使在不用電容器的情況下也高達8.1％。此公司考慮采用上海坤友電氣有限公司KYLB0.4低壓濾波補償裝置，以保證所有用電設備皆有良好的供電質量。

諧波案例解決方案3

單線係統圖中電容器組是某家公司所購置的。此公司購置電容器組的決定是由於公司電力係統功率因數太差不符合要求被罰款所致。經計算，總共需要400KVAR來改善功率因數才能達到不被罰款的規定值。

在對電容器組進行測量後可知，工廠供電用的500KVA變壓器稍有些過載，五次諧波電流為62A，是基波電流的9％。當電容器組投入時，由於無功得到補償，基波電流降到492A，可是五次諧波電流卻被放大到456A，是基波電流的93％，總電壓畸變率增加到16.2％，此種供電品質是負載所完全不能接受。因此，采用上海坤友電氣有限公司KYLB0.4低壓濾波補償裝置。

諧波案例解決方案4

此案例中之測量主要的目的是要確定采用什麼樣的無功補償係統才能改善功率因數，使其達到不被罰款要求值。從測量的結果可以看出，電壓發生了嚴重畸變，測得電壓之THD是12％。顯然，不帶電抗器的電容器組是不能使用的，由於較高的電壓畸變，所以決定使用上海坤友電氣有限公司KYLB0.4低壓濾波補償裝置。

當所有的濾波器都投入使用時，電壓THD從12％降到成為2％，該值被認為是低電壓供電係統的很好的結果。還應提請注意的是由於無功功率得到補償，基波供電電流出現了大幅度下降，大約下降520A。同時大量的諧波電流被有效吸收，供電電流達到了規定的諧波限定值。

諧波案例解決方案5

取自一家大型造紙廠的供電係統的案例。該供電係統裝有一個10MVAR、20KV電容器組。電容器組經常因過電流繼電器動作而發生非正常跳閘。諧波測量顯示當電容器組合閘時在20KV的母線上出現10.8％異常高的電壓畸變，五次諧波電流含量並高達135A。當切斷電容器組後，電壓畸變下降到1.2％，五次諧波電流降為6A。在此中壓諧振情況下，第五次諧波電流放大係數高達22。

對電容器組進行重新設計，設計時將造紙廠直流驅動器產生的諧波電流考慮進去。經計算機對若乾可能出現的電網情況進行仿真後，證明加上五次濾波器是佳方案。為應付於電容器上可能升高之電壓，對原有的電容器組進行修改。方法是再增加一個KYLBC電容器組，與原有的電容器組串聯，並安裝一台KY-Dr濾波電抗器。

諧波案例解決方案6

當公用電網在變電所使用不帶調諧電抗器的電容器組時，如果變電所供電給帶有產生諧波負載的工業用戶，中壓供電電網被認為是符合標準的電壓畸變，就有存在諧振的可能性。

表示的是在某一變電所11KV母線上所測量的電壓波形，此變電所安裝的電容器組冇有配置調諧電抗器。由圖可見，由於諧振，電壓發生嚴重畸變，五次諧波電壓分量經測量高達基本波的22.2％。如果此電壓供電給MV／LV變壓器，而此變壓器於低壓側接有電容器組，則電容器組之電容與變壓器之短路電感形成一串聯諧振回路而使電容器吸收大量諧波電流，而發生電容器過載。

諧波案例解決方案7

是於一條供電給數家中、小型工廠的11.4KV供電母線上進行20小時的電壓THD值測量，顯然地，公用電網上之電容器組導致了將工廠非線性負載所產生的諧波放大。之所以對此母線的諧波進行測量，是因在一個於低壓側裝有濾波電容器組的工廠經常遭受非正常跳閘的困擾。諧波分析證明畸變主要是由五次諧波所造成，測量期間第五次諧波電壓的大值達8.1％，超出了公用電網所規定之3％限定值，利用測得的畸變量進行計算，計算出低壓側濾波器的RMS電流，明顯地超過了五次濾波器電流繼電器的熱保護設定值，如果不采取措施消除11.4KV係統的諧振，則低壓側的濾波器應改成帶6％或7％電抗器的調諧式電容器組，如此一來將導致較高的諧波電流流入公用供電係統，進而惡化11.4KV的供電質量。

諧波案例解決方案8

是一個供電給7家工廠之變電站單線係統圖，變壓器TR1－TR6的負載部份為非線性負載，而變壓器TR7則僅為一般的AC負載。無功電力補償方式是用不帶電抗器的自控電容器組進行無功補償。電容器組製造商被告知有幾台變壓器上的好幾個電容器和熔斷器被燒壞，因此對諧波進行了測量。特彆注意的是變壓器TR7也由於20KV供電母線上的5％畸變而受到供電質量低下的困擾。

在為工廠重新設計無功補償係統的同時，決定應讓在產生諧波的變壓器上對諧波進行吸收，因此應采用濾波器。根據每台變壓器上的負載，設計濾波電容器組的無功功率，分支數量和調諧頻率。當然，無需更換現有變壓器TR7的電容器組，因為這個變壓器隻有線性負載。請注意，由於在變壓器TR1－TR6的低壓側的濾波器降低了諧波注入20KV電網，使諧波電壓畸變由5％降到0.8％，因此，變壓器TR7的供電質量變的很好並控製在規定的範圍內。

結論

由大部份案例中可發現，在公共電網中之諧波畸變水平達到所規定臨界值以前，諧波問題便已明顯地出現在工業工廠或商業用戶中。在用戶係統中，若使用不串接電抗器之電容器組並造成諧振情況，則於裝有電容器組之母線上將導致高電壓畸變。用戶設備中一些諸如電動機過熱，變壓器過熱及電子設備誤動作的事情都會發生。因此對電力用戶而言，迫切需要的是了解可能發生之諧波問題，並妥善處理使諧波畸變限製在合理範圍內。計算機仿真計算可針對各種不同電網情況進行快速分析，其輸出結果可當作設計之依據。無論如何，現場之測量不但可以提供可貴之諧波信息，並可當作計算機仿真之輸入值，或者可用來驗證計算結果之準確性。