隨著工業經濟的迅猛發展，科學技術的不斷進步，大量的直流設備、變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)設(she)備(bei)及(ji)其(qi)它(ta)非(fei)線(xian)性(xing)負(fu)荷(he)被(bei)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)
，對(dui)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)。高(gao)次(ci)諧(xie)波(bo)的(de)產(chan)生(sheng)，增(zeng)加(jia)了(le)電(dian)能(neng)諧(xie)波(bo)損(sun)耗(hao)，降(jiang)低(di)了(le)係(xi)統(tong)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)，不(bu)僅(jin)影(ying)響(xiang)電(dian)網(wang)的(de)質(zhi)量(liang)
，而(er)且(qie)還(hai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)的(de)影(ying)響(xiang)電(dian)網(wang)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)
，嚴(yan)重(zhong)時(shi)造(zao)成(cheng)繼(ji)電(dian)保(bao)護(hu)誤(wu)動(dong)，燒(shao)毀(hui)微(wei)機(ji)保(bao)護(hu)線(xian)路(lu)板(ban)、數字電能表及其它微機裝置。

1、故障現象

     某電纜廠400V供電係統由兩台歐式箱式變電站組成
，兩台箱變的接線方案一致
，但其箱變出線所帶負荷不一樣。兩台歐式箱式變電站投運不久，1號箱變就發生了無功補償櫃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qi初chu分fen析xi認ren為wei可ke能neng是shi電dian容rong接jie觸chu器qi的de樁zhuang頭tou接jie線xian鬆song動dong導dao致zhi接jie觸chu電dian阻zu增zeng加jia，樁zhuang頭tou接jie線xian發fa熱re起qi火huo燒shao壞huai電dian容rong器qi接jie觸chu器qi，進jin而er引yin起qi接jie觸chu器qi上shang側ce的de熔rong斷duan器qi燒shao毀hui，產chan生sheng的de火huo苗miao又you損sun壞huai了le熔rong斷duan器qi。隨sui後hou該gai公gong司si即ji更geng換huan了le燒shao壞huai的de元yuan器qi件jian，同tong時shi對dui所suo有you的de接jie線xian樁zhuang頭tou進jin行xing了le檢jian查zha
，無wu功gong補bu償chang櫃gui改gai進jin後hou繼ji續xu投tou入ru運yun行xing。但dan是shi更geng改gai後hou的de無wu功gong補bu償chang櫃gui使shi用yong不bu到dao一yi個ge月yue，再zai次ci出chu現xian了le元yuan器qi件jian損sun壞huai的de情qing況kuang。元yuan器qi件jian損sun壞huai的de位wei置zhi、現象基本和上次的情況一樣。

2、原因分析

    兩次無功補償櫃的故障都發生在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現，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台直流電動機，其功率分別為185kw、155kw
、30kw。此外，還有大量通過可控矽控溫的加熱設備，相對2號箱變負載較大。

在兩次無功補償櫃發生故障時

，該廠的交聯電纜生產線都在運轉，也就是說直流電機和相當一部分的加熱設備都掛在1號hao箱xiang變bian的de低di壓ya母mu線xian上shang。該gai廠chang的de加jia熱re回hui路lu采cai用yong了le三san相xiang半ban控kong橋qiao式shi整zheng流liu電dian路lu

，同tong時shi用yong交jiao流liu電dian源yuan對dui直zhi流liu電dian機ji供gong電dian少shao不bu了le要yao有you整zheng流liu裝zhuang置zhi。由you於yu整zheng流liu裝zhuang置zhi輸shu出chu波bo形xing的de非fei正zheng弦xian性xing，不bu同tong相xiang數shu的de整zheng流liu電dian路lu會hui產chan生sheng不bu同tong特te征zheng的de諧xie波bo電dian流liu。如ru三san相xiang橋qiao式shi的de6相脈動整流電路產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據

因此
，交聯電纜生產線在生產時可能對1號箱變400V係統產生了諧波。
根據對負荷性質分析和理論公式的推算，可以確定1號箱變400V係統中存在6k±1次為主的諧波電流。為了證實和明確1號箱變400V係統的諧波情況和參數
，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則正弦波
，頻譜圖分析也表明其電流基本隻含基波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0.8，係統阻抗R = 0.1W L = 0.1mH
，係統短路容量10MVA。

1haoxiangbiandewugongbuchangguizhisuoyishucichuxiandianrongjiechuqiherongduanqisunhuaideqingkuang，qiyuanyinjiushijiaoliandianlanshengchanxianchanshengdexiebodianliubeiwugongbuchangguidedianrongqifangdachanshengleguodianliu，zhishijiechuqiherongduanqiguoresunhuai。

3 、諧波治理

    諧波電流不僅影響無功補償櫃的正常使用，致使無功功率電費支出增加，諧波汙染越來越多地威脅到電力係統安全、穩定、經濟運行，給同一網絡的線性負載和其它用戶帶來了極大影響。諧波已與電磁幹擾、功率因數降低並列為電力係統的三大公害。所以了解諧波產生的原理、yanjiuxiaochugongpeidianxitongzhongdegaocixiebowentiduigaishangongdianzhilianghequebaodianlixitonganquanjingjiyunxingyouzhefeichangjijideyiyi。xieboceliangshixiebowentizhongdeyigezhongyaofenzhi
，duiyizhixiebo
、解決諧波產生的問題有著重要的指導作用。因此對諧波的測量和分析是電力係統分析和控製中的一項重要工作，是繼電保護、故障測量等工作開展的重要前提。

在電力係統抑製和治理諧波的主要措施有：提高供電電壓等級；加大係統短路容量
；增加變流裝置的脈動數；改善係統的運行方式，設置交流濾波器等都能減小係統中的諧波成分。

對於該電纜廠，由於供電係統的方案已定型，我們可以考慮設置有源濾波器。設置APF的好處有：改善係統用電環境，提高用電質量
；提高係統功率因數，減少無功發款，帶來經濟效益；改善三相係統負載電流的平衡，降低N線電流，提高係統穩定性。

3.1 有源濾波器的工作原理：

    ANAPF係列有源電力濾波裝置，以並聯方式接入電網，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量並實時注入電力係統，從而實現諧波治理和無功補償。

原理如下圖：

              圖3 工作原理

    ANAPF係列有源電力濾波裝置主要技術特點：DSP+FPGA全數字控製方式
，具有極快的響應時間；先進的主電路拓撲和控製算法
，精度更高
、運行更穩定；一機多能，既可補諧波，又可兼補無功；模塊化設計，便於生產調試；便利的並聯設計
，方便擴容；具有完善的橋臂過流
、保護功能；使用方便
，易於操作和維護。

3.2 ANAPF技術參數：

4 、治理效果

以下是補償前後單相功率、5次諧波電流及7資金諧波電流對比圖：

APF運行過程中，對以直流電機和三相橋式的6相脈動整流裝置產生的諧波電流取得了很好的抑製效果，特別是消除了諧波含量較高的5、7次諧波電流。現在，設備運行良好，諧波危害得以有效控製。

參考文獻：

[1]陳誌業.尹華麗.電能質量及其治理新技術【J】.電網技術

，2002（7).

[2]張浩.戴瑞珍.諧波抑製的工程設計方法探討.電網技術
，2002（6）.

[3]上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2013.01.版