淺談加強小型中頻爐企業設備管理、減少諧波對電網污染

張田敏 張旭

[摘 要] 隨著中頻爐在小型鑄造企業的廣泛應用，因設備故障而引發的供電線路諧波事故時有發生，加強對其設備運行管理，為社會提供優質電力供應是供電企業面臨的重要課題。

[關鍵詞] 中頻爐設備管理諧波

前言

由于諧波看不見、摸不著的特性，長期以來，國內供電系統和用戶較少注意到諧波污染的危害。隨著工業和節能技術發展，非線性負荷將日益增多，以鋼鐵、紡織為主的高耗能企業產生的諧波污染，供電系統波形偏離正弦的畸變程度日趨嚴重，嚴重影響了電網安全、穩定運行和供電質量，特別是對斷電敏感企業如：連續生產流水線、多工序的批量生產、數據處理等企業產生較大影響。

一、事故經過

2011年11月13日，10:00，某10kV線路發生諧波事故。經查，客戶凱鑫泵業因電熔爐故障導致配電變壓器燒毀噴油，引發線路諧波事故，造成該線路停電40分鐘，給該線路用電企業造成了一定的經濟損失。

二、諧波的定義

在理想的交流供電系統中，三相交流電壓是平衡的，其方均根值和頻率都應該是恒量，電壓和電流的波形為正弦無畸變。理想供電系統的這些指標應當與用戶的負荷特性無關，而用戶負荷應設計成在額定電壓和頻率下具有最佳的運行性能，各個負荷之間互不干擾，功率因數補償等于1。

在國際電工標準中定義：諧波為一周期量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整倍數。習慣上規定電力系統中的工頻為基波頻率。

《電能質量 公用電網諧波》（GB/T 14549-1993）諧波定義為：對周期性交流量進行傅立葉級數分解，得到頻率為基波頻率大于1整數倍的分量。

諧波的類型：間諧波和次諧波、短時間諧波、陷波等。

三、 產生諧波的設備類型及對電網的危害

1.在談論電力裝置中的諧波時，最關心的是電流諧波，因為諧波源于電流。供電系統中所有的非線性負荷都會產生諧波電流，包括單相負荷和三相負荷。大量的、大功率的單相負荷直接連接至三相電源時，將導致三相系統的不平衡。

2.目前供電系統的主要非線性負荷有：含半導體器件的大功率電力電子變流設備、變頻設備、變速傳動裝置、大型UPS裝置、半導體變流裝置、煉鋼電弧爐、中頻爐、電焊機和電氣化鐵路等。

3.諧波對電網的危害

污染公用電網、影響變壓器工作、影響繼電保護的可靠性、加速金屬化膜電容器老化、增加輸電線路功耗、增加旋轉電機的損耗、影響或干擾測量控制儀器、通訊系統工作。

四、中頻爐對供電的影響

1.中頻爐是目前中小型冶煉鑄造企業采用的主要熔煉設備，在電網內大量存在，其設備運行狀態直接影響了電網供電質量，應當引起各級高度關注。

2.中頻感應加熱爐（以下簡稱中頻爐）是一種快速穩定的金屬加熱裝置，其工作原理是：中頻爐通常采用AC-DC-AC變換方式，先將電網提供的50Hz交流電流由橋式整流電路整為直流，經過濾波，然后再通過逆變裝置為負載提供中中頻電流（500-10000Hz），該電流在熔爐的感應線圈中產生中頻交變磁場，使熔爐中的爐料產生感應電動勢，從而在爐料中產生渦流，致使爐料被加熱升溫，直至熔化。

3.變頻裝置是中頻爐的核心設備，是產生的諧波的根源。

五、工作建議

1.扎實做好事前預防。按照國標規定的“誰污染、誰治理”原則開展工作。一是供電企業在電爐鑄造企業客戶業擴報裝時，應考慮其負荷性質對電網的影響。二是在中間檢查和竣工驗收時必須對其消除諧波裝置一并進行測試驗收，做到關口前移。

2.加強對客戶設備的日常管理。管理運行單位在日常檢查中要加強對濾波器、客戶電抗器、電容器等裝置運行情況的檢查和年檢預試，防止其運行異常造成諧波事故。

3.加強電網諧波管理治理。一是按照規定對變電站等相關設備進行同期性檢測和維護，使其能正常投切。二是當線路或變電站設備發生故障或事故時，要結合實際加強對諧波方面的調查分析和預測，采取必要的措施，防止問題重演。

4.強化對客戶事故后的處理監督。實踐證明，大多數情況下，中小企業對設備維修時，經常找個體維修隊進行。這就要求運行管理單位，在客戶發生事故后，一方面要按照相關規定對客戶做出相應處理，同時，必須讓有資質測試單位做好設備投運前的各項測試，杜絕客戶設備事故的再次發生。

5.充分發揮政府相關部門的職能。一是主動加強與政府部門的聯系、積極主動匯報，促請其定期組織召開企業設備運行分析會，通報近期發生的問題，提出解決問題的方法措施和設備運行管理要求，督促企業加強設備管理，做好客戶設備運行管理跟蹤。二是利用政策引導企業積極采用國內國際先進的設備和工藝技術，提高其生產、環保、節能等各方面技術指標，減少對電網的污染。

6.充分發揮科技的支撐作用，密切關注電網數據變化、為客戶提供優質電力供應。供電企業管理人員經常性地調取相關企業的負荷及參數變化并加以深度分析，及時與企業溝通信息，做好事前預警和預防，最大程度減少客戶設備事故的發生和對電網的影響，努力為客戶提供優質電力供應。

參考文獻：

[1]《干擾性負荷的供電》，孫樹勤、林海雪編著.