安科瑞 徐玉麗

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

    隨著工業(yè)經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，科學技術(shù)的不斷進步，大量的直流設備、變頻調(diào)速設備及其它非線性負荷被廣泛應用，對供電系統(tǒng)電能質(zhì)量要求越來越高。高次諧波的產(chǎn)生，增加了電能諧波損耗，降低了系統(tǒng)功率因數(shù)，不僅影響電網(wǎng)的質(zhì)量，而且還很大程度的影響電網(wǎng)的可靠性，嚴重時造成繼電保護誤動，燒毀微機保護線路板、數(shù)字電能表及其它微機裝置。

1、故障現(xiàn)象

     某電纜廠400V供電系統(tǒng)由兩臺歐式箱式變電站組成，兩臺箱變的接線方案一致，但其箱變出線所帶負荷不一樣。兩臺歐式箱式變電站投運不久，1號箱變就發(fā)生了無功補償柜中元器件損壞的情況。損壞的元器件主要是電容接觸器和熔斷器，其中電容接觸器燒毀嚴重。

     起初分析認為可能是電容接觸器的樁頭接線松動導致接觸電阻增加，樁頭接線發(fā)熱起火燒壞電容器接觸器，進而引起接觸器上側(cè)的熔斷器燒毀，產(chǎn)生的火苗又損壞了熔斷器。隨后該公司即更換了燒壞的元器件，同時對所有的接線樁頭進行了檢查，無功補償柜改進后繼續(xù)投入運行。但是更改后的無功補償柜使用不到一個月，再次出現(xiàn)了元器件損壞的情況。元器件損壞的位置、現(xiàn)象基本和上次的情況一樣。

2、原因分析

    兩次無功補償柜的故障都發(fā)生在1號箱變而非2號箱變，對比分析1、2號箱式變電站的負荷可以發(fā)現(xiàn)，2號箱變的負載基本上為異步電動機和辦公照明負載，相對負載較小；而1號箱變所帶負載中除了異步電動機還有三臺直流電動機，其功率分別為185kw、155kw、30kw。此外，還有大量通過可控硅控溫的加熱設備，相對2號箱變負載較大。

在兩次無功補償柜發(fā)生故障時，該廠的交聯(lián)電纜生產(chǎn)線都在運轉(zhuǎn)，也就是說直流電機和相當一部分的加熱設備都掛在1號箱變的低壓母線上。該廠的加熱回路采用了三相半控橋式整流電路，同時用交流電源對直流電機供電少不了要有整流裝置。由于整流裝置輸出波形的非正弦性，不同相數(shù)的整流電路會產(chǎn)生不同特征的諧波電流。如三相橋式的6相脈動整流電路產(chǎn)生的諧波電流主要為6k±1次（5、7、11、13次，等等）見表1。 

表1  6相脈動整流裝置電流諧波理論數(shù)據(jù)

因此，交聯(lián)電纜生產(chǎn)線在生產(chǎn)時可能對1號箱變400V系統(tǒng)產(chǎn)生了諧波。

根據(jù)對負荷性質(zhì)分析和理論公式的推算，可以確定1號箱變400V系統(tǒng)中存在6k±1次為主的諧波電流。為了證實和明確1號箱變400V系統(tǒng)的諧波情況和參數(shù)，對1號、2號箱變進行了多次的對比測量。2號箱變總線電流波形和頻譜圖分析見圖1，1 號箱變總線電流波形和頻譜圖分析見圖2。

對比分析圖1和圖2，2號箱變總線電流波形為規(guī)則正弦波，頻譜圖分析也表明其電流基本只含基波50Hz電流；1號箱變總線電流波形為非正弦波，頻譜圖分析可以看出含有3、5、7、11次等諧波。電流總畸變率THDi為52.32%，功率因數(shù)0.8，系統(tǒng)阻抗R = 0.1W L = 0.1mH，系統(tǒng)短路容量10MVA。

1號箱變的無功補償柜之所以數(shù)次出現(xiàn)電容接觸器和熔斷器損壞的情況，其原因就是交聯(lián)電纜生產(chǎn)線產(chǎn)生的諧波電流被無功補償柜的電容器放大產(chǎn)生了過電流，致使接觸器和熔斷器過熱損壞。