化工企业变频设备谐波分析及治理

班耐新　　刘金龙（唐山三友化纤有限公司，河北 唐山 063305）

化工企业变频设备谐波分析及治理

班耐新刘金龙
（唐山三友化纤有限公司，河北 唐山 063305）

摘要：本文分析了化工企业谐波出现及危害，阐述了化工企业谐波的限制规定，并结合实际以有源滤波器装置为案例，论述了化工企业谐波治理的措施，得出了结论。供同行参考借鉴。

关键词：化工企业；变频设备；谐波污染；谐波抑制；治理措施

1　化工企业谐波出现及危害

目前在化工企业生产中用到的变频电源调速越来越多，它的诸多优点为企业带来了较好的经济效益，也为生产一线员工带来了操作上的方便。但是，由于变频电源逆变电路的开关特性及计算机和传感器等设备安装的比较近，在生产中就会互相造成影响，对电源就会形成非线性负载，这也就是我们常说的谐波。

所谓的谐波实际上就是一种干扰量，它的频率范围一般在2≤n≤40，它的产生会使电网受到污染危害。这方面的危害主要体现在以下几个方面：

首先是对电动机自身的危害。最为明显的表现是电动机发热，电动机噪声增大；电动机消耗的无功分量增大；产生脉动转矩；中性点对地的高频漏电流增大等。其次为能使电气测量、仪表计量不准确，产生计量误差，给化工企业带来经济损失。

除此之外还会引起电网中局部并联谐振和串联谐振，这样就会导致谐波放大，引起安全事故。还会对临近生产车间的通信系统产生一定的干扰，导致信息上的丢失，促使通信系统没有办法正常工作。同时在电网元件中产生的谐波损耗，降低了发电输电设备的效率。

2　化工企业谐波的限制规定

一般来说，对于在化工企业生产中出现的谐波是我们极力反对的，但是现在很多谐波源没有严格按规定执行，最终还是出现了。所以对它的限制要以我们国家相关部门现行的有关标准为准。下表给出的是总电压畸变率国际规定的限制值，具体见表1。

表1

3　化工企业谐波治理措施

化工企业谐波的治理措施有很多，文章结合实际，以有源滤波器即APF为例谈谈这方面的治理措施。有源滤波器具有可控性和快速响应性的特点，它不仅能补偿各次谐波，还可以抑制电压闪变，补偿无功电流，价格比较合理。另外它还具有自适应功能，可以自动跟踪补偿变化着的谐波。它的工作原理如图1所示。

一般地，有源滤波器可分为串联型、并联型、混合型和串-并联型。鉴于文章篇幅有限，现以串联型为例说明其治理措施。所谓的串联型可以看作是一受控电压源，通过匹配变压器将有源滤波器串联于电源和负载间，用来消除电压谐波，平衡或调整负载的端电压。我们可以通过三个单相变压器串联在电源和负载两端，跟踪电源电压中的谐波分量，对此，文章设计了串联有源滤波器的框架图。如下所示。这样就会产生与它相反的谐波电压，让负载端的交流测电压为正弦波。

像这种串联的滤波器装置容量小，但是运行效率很高，对谐波电压源类型的负荷有很大的补偿。同时先进的主电路拓扑和控制算法，精度更高、运行更稳定；一机多能，既可补谐波，又可兼补无功；模块化设计，便于生产调试；便利的并联设计，方便扩容；具有完善的桥臂过流、保护功能；使用方便，易于操作和维护。

随着容量的不断提高，有源滤波技术已经作为改善电能质量的关键性技术了，它的应用范围也从补偿自身的谐波向改善电力系统的电能质量方向上发展。并且在日本、德国等工业发达国家得到了高度重视和日益广泛的应用。

图1

4　谐波治理后的效果

我们通过实际这样的实验，得出在化工企业中应用有源滤波技术后的实际效果，第一，谐波电压和谐波电流等电能指标符合国家相关标准，保障了电网安全经济运行。第二，电力设备损耗减少，噪音降低，延长了使用寿命。第三，谐波治理后，企业的经济效益十分的明显。

图2

参考文献

[1]罗奕湘.关于谐波危害及治理措施的探讨[J].今日科苑，2010（12）.

[2]于东民.浅谈SVC无功补偿和谐波抑制[J].中国高新技术企业，2010（03）.

[3]李宠一.浅谈石化企业电气谐波及治理[J].石油化工设计，2013（02）.

[4]史承逵.电网电容器组的谐波谐振和谐波放大的研究[J].安徽电力职工大学学报，2001（01）.

中图分类号：TM711

文献标识码：A