對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)注意諧波危害

1、對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)注意諧波危害            摘要： 通過(guò)實(shí)例分析說(shuō)明，在對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，有可能發(fā)生因電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的諧波得到放大，而導(dǎo)致電容器早期損壞的現(xiàn)象。 關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī) 無(wú)功補(bǔ)償 諧波  三相交流異步電動(dòng)機(jī)具有一系列優(yōu)點(diǎn)，作為動(dòng)力設(shè)備在各行業(yè)中獲得極廣泛的應(yīng)用，它在運(yùn)行中依靠磁場(chǎng)傳遞進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換來(lái)工作，不僅消耗有功功率，也需要無(wú)功工率。屬感性負(fù)荷，因此功率因數(shù)較低，約為0.760.89，一般需要并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償，以提高功率因數(shù)，同時(shí)也提高了

2、端電壓，有利于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。     電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償具有增容、節(jié)能、提高出力等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著，目前已得到推廣應(yīng)用，但在推廣中，對(duì)某些可能存在的問(wèn)題(例如諧波的危害等)并沒(méi)給予足夠的重視與研究，現(xiàn)筆者通過(guò)下面實(shí)例說(shuō)明，電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，若條件合適，同樣存在因諧波放大而造成的危害，應(yīng)引起我們的注意。1  概況    我省境內(nèi)某抽水站，安裝運(yùn)行3臺(tái)180kW電動(dòng)機(jī)，由于該站地處電網(wǎng)末端，電壓較低，電機(jī)經(jīng)常起動(dòng)困難，為了提高功率因數(shù)和電壓，用自愈式并聯(lián)電容器(電容器回路中未串聯(lián)電抗器)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，但是當(dāng)電容器接入電網(wǎng)運(yùn)

3、行后，時(shí)間不長(zhǎng)，就出現(xiàn)電容器損壞現(xiàn)象，隨著運(yùn)行時(shí)間增加，損壞的電容器越來(lái)越多，當(dāng)時(shí)，懷疑電容器質(zhì)量不良，就更換了電容器，但更后，仍出現(xiàn)同樣問(wèn)題，有關(guān)方面才懷疑是否存在其他原因，向我們提出咨詢。    我們根據(jù)情況進(jìn)行分析后認(rèn)為，雖然該站地處農(nóng)村，附近沒(méi)有任何諧波源存在，電動(dòng)機(jī)本身一般不作為諧波負(fù)荷處理，也沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償后發(fā)生諧波危害的報(bào)導(dǎo)，但還是不應(yīng)排除存在諧波危害的可能，應(yīng)先進(jìn)行諧波測(cè)試與分析。2  電動(dòng)機(jī)是產(chǎn)生高次諧波電流的諧波源    為了了解系統(tǒng)諧波情況，在低壓母線上僅有3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況時(shí)，進(jìn)行了諧

4、波測(cè)試與分析，為便于比較，將測(cè)試數(shù)據(jù)列于表1。    從表1中所列數(shù)據(jù)可以看到，諧波電流以    2007-05-11        3次及17次為主，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行諧波功率計(jì)算后可知，3次諧波功率與基波功率方向相反，而17次諧波功率與基波功率方向相反，由此可判斷3次諧波電流系由電源的3次諧波電壓所產(chǎn)生，而17次諧波電流則由電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生。對(duì)其他各次諧波進(jìn)行計(jì)算，即可知16次等部分諧波電流亦由電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生，因此電動(dòng)機(jī)是產(chǎn)生高次諧波電流的諧波源，

5、17次及其他各次諧波注入電網(wǎng)，使電網(wǎng)電壓波形畸變，其中17次諧波電壓高達(dá)4.727%，超過(guò)了GBT14549-1993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波中不大于4%的限值，同時(shí)也導(dǎo)致電壓總諧波率達(dá)到5.563%，也超過(guò)了不大于5%的規(guī)定。3  無(wú)功補(bǔ)償裝置投入后產(chǎn)生了諧波放大現(xiàn)象    在低壓母線運(yùn)行著3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的工況下投入無(wú)功補(bǔ)償裝置，對(duì)電容器回路進(jìn)行諧波測(cè)試，發(fā)現(xiàn)由于諧波放大，通過(guò)電容器的高次諧波電流很大，表2中列出了測(cè)試數(shù)據(jù)。    從表2中所列數(shù)據(jù)不難看出，無(wú)功補(bǔ)償裝置投運(yùn)后，發(fā)生了嚴(yán)重的諧波放大現(xiàn)象，其中16次與17次諧波電流已

6、分別達(dá)到基波電流的129.2%與237.1%，而自愈式并聯(lián)電容器國(guó)標(biāo)中規(guī)定，包括諧波電流在內(nèi)的允許過(guò)電流為    2007-05-11        1.3倍額定電流，因此，這時(shí)的諧波電流值是相當(dāng)大的。    同時(shí)，電網(wǎng)的電壓波形畸變加劇，低壓母線電壓的16與17次諧波電壓含有率，分別由電容器投入前的1.886%與4.727%，增大到6.998%與11.34%，母線電壓總畸變率亦由5.563%增大到14.71%，大大超過(guò)諧波國(guó)標(biāo)的有關(guān)限制值，諧波

7、電壓的增大，說(shuō)明注入電網(wǎng)的諧波電流也相應(yīng)增大。    諧波電壓的增大，將直接影響連接于該母線的各種電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，資料表明，電動(dòng)機(jī)在較高的諧波電壓作用下，將發(fā)熱燒壞，壽命縮短。    4  電容器早期損壞的原因4.1  畸變的電壓波形使電容器局部放電性能下降    由于諧波的存在，電壓波形發(fā)生畸變，使電壓峰值增高，呈鋸齒狀尖頂波。圖1所示為實(shí)側(cè)的電壓波形。    一些試驗(yàn)表明，尖頂波電壓易在介質(zhì)中誘發(fā)局部放電，而且因電壓變化速率快，引起的局部

8、放電強(qiáng)度也較大，這將對(duì)電容器絕緣介質(zhì)的老化起加速作用。    電容器的局部放電性能一般可用起始放電場(chǎng)強(qiáng)與局放熄滅場(chǎng)強(qiáng)兩個(gè)參數(shù)來(lái)表征，若局放熄滅場(chǎng)強(qiáng)低于工作場(chǎng)強(qiáng)那么由于操作過(guò)電壓所誘發(fā)的局部放電就可能在工作場(chǎng)強(qiáng)下不能熄滅，而形成長(zhǎng)時(shí)間的局部放電。    2007-05-11            試驗(yàn)表明，當(dāng)電源電壓含有諧波時(shí)，電容器的局部放電起始電壓和熄滅電壓均相應(yīng)下降，而且當(dāng)諧波含量較大，諧波次數(shù)越高，下降幅值越大

9、。    雖然自愈式并聯(lián)電容器國(guó)標(biāo)中對(duì)局部放電性能未作明確要求，但是局部放電對(duì)絕緣介質(zhì)的影響是客觀存在的，長(zhǎng)時(shí)間的局部放電，必然加速絕緣介質(zhì)的老化，使其自愈性能惡化，最終導(dǎo)致電容器損壞。4.2  嚴(yán)重的諧波過(guò)電流使電容器損耗功率增加，導(dǎo)致電容器異常發(fā)熱    在電容器的標(biāo)準(zhǔn)中，允許通過(guò)電容器的穩(wěn)態(tài)過(guò)電流，應(yīng)不超過(guò)電容器在額定頻率，額定正弦電壓下產(chǎn)生的電流的1.3倍，這個(gè)穩(wěn)態(tài)過(guò)電流是由諧波和過(guò)電壓共同作用的結(jié)果。式中：Ie為通過(guò)電容器的穩(wěn)態(tài)過(guò)電流；