圖1  串聯(lián)6%電抗器電路諧波諧振特性曲線

從圖1可以看出，3次諧波綜合參量落在容性區(qū)的輕度放大區(qū)域，被調(diào)諧型補(bǔ)償支路放大了，而5、7次諧波綜合參量都落在了感性區(qū)，則被調(diào)諧補(bǔ)償支路進(jìn)行部分濾波補(bǔ)償。所以，調(diào)諧補(bǔ)償系統(tǒng)串聯(lián)6%電抗率作用就是可以使5次以下的諧波（如2、3次諧波）均有一定放大作用，而對于5次以上的諧波（如5、7、9次等高次諧波）會(huì)起到一定濾波補(bǔ)償效果，濾波率基本在35%以下，同時(shí)也可以限制系統(tǒng)開關(guān)合閘浪涌作用。

3 利用FLUKE 43B儀表判斷和分析調(diào)諧無功補(bǔ)償支路故障

3.1  低壓調(diào)諧無功補(bǔ)償支路元器件質(zhì)量問題判斷流程

1）使用FLUKE 43B儀表的電壓、電流測試功能檢測支路相關(guān)參數(shù)（電容器端電壓、電抗器上壓降、支路運(yùn)行電流），對過載情況作出判斷。

2）利用系統(tǒng)背景諧波頻譜分析方法，推斷調(diào)諧無功補(bǔ)償支路元器件質(zhì)量問題。即在進(jìn)線柜觀測點(diǎn)位置，通過FLUKE 43B儀表電流鉗測得的不同工況下諧波電流畸變率頻譜圖，分析對比調(diào)諧無功補(bǔ)償設(shè)備投入前后背景諧波參數(shù)變化規(guī)律，從而推斷出調(diào)諧補(bǔ)償支路三相電抗器質(zhì)量。

3.2  現(xiàn)場頻譜數(shù)據(jù)分析推斷配置7%電抗率的電抗器不合格實(shí)例

3.2.1 測試數(shù)據(jù)

某水泥廠低壓配電室電力系統(tǒng)配置及諧波情況見表1，利用FLUKE 43B測試背景諧波電流畸變率變化情況見表2。

測試數(shù)據(jù)與理論計(jì)算數(shù)據(jù)對比分析（標(biāo)稱30kVar、450V的電容）見表2

表2   測試數(shù)據(jù)與理論計(jì)算數(shù)據(jù)對比

3.2.2   數(shù)據(jù)分析

1） 投電容前的背景電流總畸變率為22.2%，以5次諧波22%為主，如果直接投入純電容補(bǔ)償，則會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)的基波和諧波一同放大，反映在回路里主要表現(xiàn)在支路電流超載（45.8/34.76=1.32倍），電容直接投入有明顯的“嗡嗡”聲，顯然長期工作在1.3倍的超載狀態(tài)下，對電容有百害而無一利的，這就說明該無功補(bǔ)償支路是需要進(jìn)行串聯(lián)6～7%電抗率的進(jìn)行調(diào)諧無功補(bǔ)償；

2） 電容串標(biāo)稱的7%電抗進(jìn)行調(diào)諧補(bǔ)償后，從背景諧波參數(shù)明顯看出，3次諧波并沒有被放大跡象，而5次諧波20%削減到了15.7%，下降率接近30%左右，7次諧波也下降不明顯，說明串的電抗器的電抗率偏到了接近5次諧波的諧振頻率附近了，從測試的支路電流也明顯看出，電流92.7A遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常的39.86A的運(yùn)行值，運(yùn)行電壓466V也超出了實(shí)際的額定450的額定電壓1.04倍，電抗器的壓降92.8V遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于運(yùn)行壓降18.8V正常值，調(diào)諧補(bǔ)償支路運(yùn)行參數(shù)的嚴(yán)重超標(biāo)，導(dǎo)致了電抗器出現(xiàn)了明顯的噪音和發(fā)熱現(xiàn)象，由此證明了5次諧波電流一定是朝著這些支路魚貫而入，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了這些支路的額定承載能力，造成該支路的最脆弱的不合格的電抗器先期損壞，因此可以肯定，7%電抗率出現(xiàn)了嚴(yán)重偏離，電抗器有嚴(yán)重質(zhì)量問題，實(shí)際成了針對5次諧波呈感性的4%左右的濾波電抗率了，主要起針對5次諧波有濾波作用，而失去了應(yīng)有的調(diào)諧補(bǔ)償作用；

現(xiàn)場處理措施：馬上更換成合格的7%電抗率電抗器，為用戶解決燃眉之急。

3.3、現(xiàn)場頻譜數(shù)據(jù)分析推斷配置6%電抗率的電抗器不合格實(shí)例

同樣方式，也檢測出另一個(gè)低壓配電室配置的6%電抗率的電抗器不合格。該低壓配電室背景諧波見圖3。

由圖3可以看出沒有調(diào)諧無功補(bǔ)償時(shí)，該系統(tǒng)的背景諧波為6.4%，主要為5次諧波，而投入調(diào)諧補(bǔ)償設(shè)備后，該系統(tǒng)的背景諧波明顯減少為2.2%，而該柜體明確標(biāo)識(shí)配置串聯(lián)電抗器的電抗率為6%，那么按照理論分析該系統(tǒng)背景諧波變化應(yīng)該為放大3次諧波，而對5次以上的背景諧波有一定抑制作用，但從頻譜分析圖中清晰看出，該系統(tǒng)對5次諧波成感性，且濾除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于30%以上，明顯只針對5次諧波產(chǎn)生濾除作用，可以證明該回路的串接6%的電抗器明顯偏小接近4%左右。

現(xiàn)場處理措施：由于用戶正在生產(chǎn)，在測得了系統(tǒng)背景諧波通常含量不大情況下，現(xiàn)場先短接所有調(diào)諧電抗器使其暫時(shí)退出濾波補(bǔ)償狀態(tài)，保證無功補(bǔ)償設(shè)備的并聯(lián)電容在不超載情況下，暫時(shí)維系系統(tǒng)無功補(bǔ)償狀態(tài)，保證系統(tǒng)功率因數(shù)補(bǔ)償合格，而后迅速調(diào)集合格6%電抗器到現(xiàn)場，在設(shè)備維修間隙統(tǒng)一更換掉原先不合格電抗器，從而徹底解決該事故。

3.4 現(xiàn)場頻譜數(shù)據(jù)分析推斷高壓調(diào)諧電抗率配置錯(cuò)誤的實(shí)例

由于高壓電壓等級限制，高壓調(diào)諧補(bǔ)償設(shè)備基本是沒有檢測手段或測試成本較高，無法完成對電容器和電抗器運(yùn)行參數(shù)必要直觀的測量，只能在本柜位置粗略觀測以下電壓、電流等基本參數(shù)，來簡單判斷一下回路電流參數(shù)有無過載可能性，而利用系統(tǒng)背景諧波和本柜諧波參數(shù)頻譜分析，是高壓調(diào)諧補(bǔ)償設(shè)備用來推斷支路元器件質(zhì)量問題主要手段，方法與以上低壓調(diào)諧補(bǔ)償設(shè)備故障判斷方法基本一致。

    表3和圖4是某水泥廠高壓配電室進(jìn)線柜諧波背景參數(shù)數(shù)據(jù)和圖形

             表3   諧波背景參數(shù)數(shù)據(jù)

比較調(diào)諧補(bǔ)償柜投入和切除時(shí)的諧波參數(shù)，可以明顯看出沒有調(diào)諧補(bǔ)償時(shí)，該系統(tǒng)的背景諧波并不大僅為1.7%，微乎其微，而一旦投入了串電抗的調(diào)諧補(bǔ)償回路后，系統(tǒng)的諧波參數(shù)放大至5.3%，而對7次以下諧波成容性，有一定的放大作用，而7次以上諧波均沒有減弱或放大明顯跡象，查圖紙后獲得信息是電抗器錯(cuò)誤的按2%的電抗率配置的，并沒有按抑制合閘浪涌1%電抗率來配置電抗器，盡管2%的電抗器本身的諧振頻率就是7次，但背景諧波里7次諧波很微弱，5次諧波較強(qiáng)，因此會(huì)出現(xiàn)放大5次諧波的作用（圖4b）。

4.  補(bǔ)救措施

   通過一系列針對水泥企業(yè)調(diào)諧無功補(bǔ)償事故得追根溯源，找出了影響調(diào)諧支路故障的電抗器制造質(zhì)量低劣是禍根，如何控制電抗器質(zhì)量是生產(chǎn)企業(yè)面臨困局當(dāng)務(wù)之急，至此，公司意識(shí)到了重視電抗器質(zhì)量控制重要性，從而徹底改變了以往電抗器只檢驗(yàn)外觀質(zhì)量和合格證書的一貫思維模式，從設(shè)計(jì)源頭就規(guī)范了電抗器技術(shù)條件附加條款，電抗器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一定要符合GB10229-88《電抗器》、JB5346-91《串聯(lián)電抗器》、IEC289-88《電抗器》、CECS 32：9《并聯(lián)電容器用串聯(lián)電抗器設(shè)計(jì)選擇標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)技術(shù)要求，并在技術(shù)參數(shù)方面與電抗器生產(chǎn)廠家做出了明確約定。同時(shí)加強(qiáng)了電抗器進(jìn)貨檢驗(yàn)措施，實(shí)施了電抗器進(jìn)貨抽檢改為每只必檢，檢驗(yàn)采取伏安測試法進(jìn)行所有電抗器進(jìn)貨檢驗(yàn)線性度說否符合以上提到的相關(guān)國標(biāo)的要求，對不合格電抗器堅(jiān)決退回或索賠。經(jīng)過一段時(shí)間嚴(yán)抓共管，調(diào)諧電抗器質(zhì)量得到明顯改觀，后續(xù)調(diào)諧電抗質(zhì)量事故得到迅速遏制。

5 結(jié)語

通過以上我公司處理現(xiàn)場調(diào)諧補(bǔ)償設(shè)備的事故實(shí)例驗(yàn)證和分析說明，利用諧波電流的諧振特性方程的綜合參量來區(qū)分諧波分布區(qū)域與濾波、補(bǔ)償、諧振的具體關(guān)系，明確了通常調(diào)諧補(bǔ)償回路串聯(lián)6%電抗率具體作用，同時(shí)總結(jié)出了一整套利用FLUKE 43B儀表判斷和分析調(diào)諧無功補(bǔ)償支路的故障問題，為解決諧波對調(diào)諧補(bǔ)償支路的影響理清了一個(gè)清晰思路。

 

 

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