精密鍛造中頻爐電能質量解決方案

中頻冶煉爐在冶煉、鑄造等行業中應用日益廣泛，但中頻爐在工作時采用整流和逆變技術，產生了大量電流、電壓諧波。諧波對供電係統造成嚴重汙染，使得精密儀器工作過程中產生誤動作，增加供電設備的損耗。

中頻感應爐的電源係統是電力係統中數量大的諧波源，常見的為中頻爐和高頻感應爐電源等。一般6脈衝中頻爐，主要產生5、7、11、13次特征諧波等；對於12脈衝換流中頻爐，主要為11、13、23、25次特征諧波。一般情況下，小型換流裝置采用6脈衝，較為大型采用12脈衝，如爐變壓器接成Y／△／Y型，或者采用兩台變壓器供電。

諧波問題描述

中頻爐諧波含量85％以上為低次諧波，電流畸變率達到40％左右，諧波能量大大超出節電設備承受範圍，長期使用容易損毀，事故頻頻，影響企業生產的正常進行。

中頻爐在使用中產生大量的諧波，導致電網中的諧波汙染非常嚴重：

1）諧波使電能傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱，產生振動和噪聲，並使其絕緣老化，使用壽命降低，甚至發生故障或燒毀；

2）諧波會引起電力係統局部並聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容補償設備等設備燒毀；

3）諧波還會引起繼電器保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現混亂；

4）對於電力係統外部，諧波會對通信設備和電子設備產生嚴重乾擾。

現場檢測

用戶現場主要負載是兩台中頻爐和部分電阻爐。用戶現場的兩台中頻加熱設備（1000KW和2250KW）都產生大量諧波，而且功率因數都相當高。這也符合中頻感應加熱爐的“高諧波含量，高功率因數的特點”。7＃變壓器下邊的1000KW中頻爐測試時諧波電壓畸變率達到7.9％（超出國標規定的閾值5％），諧波電流畸變率達到40.9％。有效值嚴重超出了電網國標的基準值。詳見下表：

諧波分量非常嚴重，從兩個變壓器出線端測試的情況來看，諧波實測值比國標規定的允許值大得多，甚至不是一個數量級，以2250KW中頻爐為例（表中爐子對應的變壓器容量2000KVA），3次諧波超標不多，但5次諧波超過國家標準2476％，7次諧波超過國家標準2025％。如此嚴重的諧波在低壓側累積，勢必會影響到高壓側的電壓波形，電壓波形畸變又會影響到其他負載的穩定運行。

用戶現場在保有高次諧波豐富含量的同時，功率因數也是相當的高。由於中頻加熱設備一般都會有內置平衡三相電容器，使得爐子在工作在滿載電流的50％以上時，功率因數就已經達到0.90。當爐子工作電流達到滿載電流的80％時，爐子功率因數就會達到0.98以上。測試時爐子的功率因數在0.98—0.99之間震蕩。

電能質量解決方案

高諧波含量、高功率因數這兩大特性決定了無源濾波器的現場應用不適合。因為無源濾波器在濾波的時候需要投切無功，這樣就造成了過補現象。過補償要比欠補償還要可怕，因為過補償會造成局部電網呈現容性，它會與廣域網中的感性無功產生更大的規模的諧振，造成大麵積電網的癱瘓。所以該項目的解決方案還是推薦使用KYXBQ諧波保護裝置。

1000KW中頻爐和2250KW中頻爐分彆在投入1台KYXBQ－250/400V－3L諧波保護裝置和2台KYXBQ－250/400V－4L諧波保護裝置之後，電流畸變率《3％，消除了諧波產生的電網諧振問題，保證本級電網和上級電網6KV側供電質量和供電**。功率因數顯著提高，變壓器負荷率進一步減輕，工控部分節電收益率達到7％左右。