化工企業變頻設備諧波分析及治理

2015-07-19 11:40:54班耐新劉金龍唐山三友化纖有限公司河北唐山063305

中國新技術新產品 2015年11期

班耐新　　劉金龍（唐山三友化纖有限公司，河北唐山 063305）

化工企業變頻設備諧波分析及治理

班耐新劉金龍
（唐山三友化纖有限公司，河北唐山 063305）

摘要：本文分析了化工企業諧波出現及危害，闡述了化工企業諧波的限制規定，并結合實際以有源濾波器裝置為案例，論述了化工企業諧波治理的措施，得出了結論。供同行參考借鑒。

關鍵詞：化工企業；變頻設備；諧波污染；諧波抑制；治理措施

1　化工企業諧波出現及危害

目前在化工企業生產中用到的變頻電源調速越來越多，它的諸多優點為企業帶來了較好的經濟效益，也為生產一線員工帶來了操作上的方便。但是，由于變頻電源逆變電路的開關特性及計算機和傳感器等設備安裝的比較近，在生產中就會互相造成影響，對電源就會形成非線性負載，這也就是我們常說的諧波。

所謂的諧波實際上就是一種干擾量，它的頻率范圍一般在2≤n≤40，它的產生會使電網受到污染危害。這方面的危害主要體現在以下幾個方面：

首先是對電動機自身的危害。最為明顯的表現是電動機發熱，電動機噪聲增大；電動機消耗的無功分量增大；產生脈動轉矩；中性點對地的高頻漏電流增大等。其次為能使電氣測量、儀表計量不準確，產生計量誤差，給化工企業帶來經濟損失。

除此之外還會引起電網中局部并聯諧振和串聯諧振，這樣就會導致諧波放大，引起安全事故。還會對臨近生產車間的通信系統產生一定的干擾，導致信息上的丟失，促使通信系統沒有辦法正常工作。同時在電網元件中產生的諧波損耗，降低了發電輸電設備的效率。

2　化工企業諧波的限制規定

一般來說，對于在化工企業生產中出現的諧波是我們極力反對的，但是現在很多諧波源沒有嚴格按規定執行，最終還是出現了。所以對它的限制要以我們國家相關部門現行的有關標準為準。下表給出的是總電壓畸變率國際規定的限制值，具體見表1。

表1

3　化工企業諧波治理措施

化工企業諧波的治理措施有很多，文章結合實際，以有源濾波器即APF為例談談這方面的治理措施。有源濾波器具有可控性和快速響應性的特點，它不僅能補償各次諧波，還可以抑制電壓閃變，補償無功電流，價格比較合理。另外它還具有自適應功能，可以自動跟蹤補償變化著的諧波。它的工作原理如圖1所示。

一般地，有源濾波器可分為串聯型、并聯型、混合型和串-并聯型。鑒于文章篇幅有限，現以串聯型為例說明其治理措施。所謂的串聯型可以看作是一受控電壓源，通過匹配變壓器將有源濾波器串聯于電源和負載間，用來消除電壓諧波，平衡或調整負載的端電壓。我們可以通過三個單相變壓器串聯在電源和負載兩端，跟蹤電源電壓中的諧波分量，對此，文章設計了串聯有源濾波器的框架圖。如下所示。這樣就會產生與它相反的諧波電壓，讓負載端的交流測電壓為正弦波。

像這種串聯的濾波器裝置容量小，但是運行效率很高，對諧波電壓源類型的負荷有很大的補償。同時先進的主電路拓撲和控制算法，精度更高、運行更穩定；一機多能，既可補諧波，又可兼補無功；模塊化設計，便于生產調試；便利的并聯設計，方便擴容；具有完善的橋臂過流、保護功能；使用方便，易于操作和維護。

隨著容量的不斷提高，有源濾波技術已經作為改善電能質量的關鍵性技術了，它的應用范圍也從補償自身的諧波向改善電力系統的電能質量方向上發展。并且在日本、德國等工業發達國家得到了高度重視和日益廣泛的應用。