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项目：漯河市沙北污水处理厂

概况：污水处理厂用电设备主要有泵类、搅拌器、鼓风机等负载。风机、泵类一般都要求变频调速、软起动/停车控制，而变频器、软启动器等非线性设备在使用过程中所产生的高次谐波给配电系统带来谐波污染和干扰。同时系统中也有很多电力电子类元器件，如UPS、开关电源等谐波发生装置。

一、谐波对配电设备的危害

1.1 变压器

谐波电流容易导致变压器的铜耗与铁耗增加，引起绝缘介质老化，从而缩短变压器的使用寿命，且由于谐波电流的存在，会降低变压器的利用率。同时低压侧5次及以上谐波将传导至高压电网中。

1.2 电动机

谐波的存在导致电动机损耗不断增加，线圈温度上升，缩短使用寿命。特别是负序谐波（如5次、11次）产生的反向旋转磁场易导致电机转矩下降，和正序电流一起使电动机震动并产生噪音。谐波电流还将电动机的输出功率降低。

1.3 电容器

0.4kV母线上安装有电容补偿柜用于提高系统功率因数。因并联电容器容抗与电源频率呈反比，高次谐波导致电容器过流发热，加速电容器膜的老化速度，甚至击穿电容。

1.4 电缆及通信线路

当谐波电流造成电缆线路局部温度过高，容易引发火灾事故。

正常通讯线路遭受谐波干扰，造成通讯失败，甚至数据丢失。

二、谐波实地测量

2.1 测量点：进线柜1L1、1L2

测试工具：FLUKE 43B电能质量分析仪

图1

图2

图3

由上图1～3可知，系统高次谐波次数及含量为

参数测量值系统电压/U404.5V系统电流/I730A电流总谐波畸变率/THDi10.5%5次谐波电流含有率HRI59.1%5次谐波电流值I566A7次谐波电流含有率HRI64.9%7次谐波电流值I736A

表1

2.2 国标GB/T14549-93 «电能质量公用电网谐波»中条款5—谐波电流允许值中规定：“公共连接点的全部用户向改点注入的谐波电流分量（方均根值）不应超过表2中规定的允许值。”

图4

显然，5次谐波电流值大于国标规定值，以治理此次谐波为主。

三、无功补偿整改方案

3.1电容柜目前状况

变压器型号：S11-M-1250/10

电容器：UHPC-33.4-480-3P

电抗器：50-189/400

单柜总补偿容量为250kvar,分为5个支路

由前述谐波测量可知，污水处理厂低压配电系统中，非线性设备产生谐波主要以5次（频率为250Hz）为主。就要求电容/电抗的调谐频率<250Hz,对5次谐波阻抗特性呈现感性，方可抑制5次及以上谐波。因此取电抗率为7%，调谐频率为178Hz（>250Hz）。对5次及以上谐波呈高阻抗。

但在现场发现，柜内除电容/电抗组合单元，还装有纯电容（正泰），型号为BZMJ0.525-30-3（浸渍剂为植物油）,如下图中所示

图5

经了解，电容柜运行时间大于7年，一些电容器损坏，为考虑成本更换为纯电容，并拆除对应电抗器，直接与投切装置串联。从技术角度来说，不建议此种更换方式。

因电容器串联电抗器有两大技术因素：

①抑制谐波，抑制谐波侵入，保护电容器（非调谐补偿方式）；

②电容投入瞬间，限制冲击涌流在10IN以内。

当纯电容与非调谐方式混合使用，有如下风险：

①改变系统阻抗特性，有谐波电流放大甚至发生谐振的风险；

②当柜内发生短路、接地等故障时，纯电容回路对短路点的放电电流，增加电弧持续时间及装置灭弧难度。

3.2 整改方案

方案一、拆除全部纯电容，更换为许继信息有限公司的非调谐补偿滤波单元CPT-T50/P7，组合如下。（后期有电容失效再继续更换）

CPT-T50/P7电容器CPC-33.4/480/3P ×2只电抗器CPR-67/480/P7 ×1只

表5

方案二、整柜电容/电抗更换为CPT-T50/P7组合单元

3.3 产品优势-电容器

①电容器应为干式电容器，内部采用惰性气体填充，具有防火、防爆功能

②电容量年衰减率不高于0.5%

③使用寿命不小于15万小时

浸渍方式优势劣势干式长期运行容值稳定性高价格高，工艺要求苛刻（真空）防止局部放电保护介质和电极具有良好的化学稳定性不污染环境，发热量小植物油（正泰）价格低，常温/湿加工极壳间存在绝缘下降风险随老化过程析出酸性物质、水腐蚀外壳浸渍油渗漏，造成环境污染

表6

产品优势-电抗器

①滤波电抗器线圈为纯铜绕组，铁芯采用优质硅钢片

②绝缘等级为H级

③最大线性度： 1.8In

3.4质量保证

可提供国家权威检测机构（国家电力电容器质量监督检验中心（电容器）；苏州电器科学研究院（电抗器））出具的型式试验报告。

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