*二十節(jié) 電機(jī)節(jié)電柜帶來(lái)的隱患

時(shí)間：2020-01-05作者：北京航天愛(ài)威電子技術(shù)有限公司瀏覽：679

 　　交流電機(jī)是主要的用電設(shè)備。在地區(qū)節(jié)能降耗政策的引導(dǎo)下，電動(dòng)機(jī)的節(jié)電改造項(xiàng)目越來(lái)越多。對(duì)于風(fēng)機(jī)、水泵、油泵、壓縮機(jī)等設(shè)備，用變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠獲得顯著的節(jié)電效果。但是，用變頻器實(shí)施了節(jié)電改造后，帶來(lái)了一些不良的后果，這些后果往往給企業(yè)帶來(lái)了麻煩，甚至造成的經(jīng)濟(jì)損失抵消了節(jié)電獲得利益。

　　電機(jī)節(jié)電柜帶來(lái)的不良后果包括：

　　◆ 對(duì)配電系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，主要現(xiàn)象是，無(wú)功補(bǔ)償裝置出現(xiàn)故障甚至燒毀，變壓器過(guò)熱，跳閘;

　　◆ 對(duì)電網(wǎng)上的，或鄰近的，電子設(shè)備/儀表/計(jì)算機(jī)形成干擾;

　　◆ 損傷電動(dòng)機(jī)，造成電動(dòng)機(jī)的定子或軸承等損壞，縮短電動(dòng)機(jī)的壽命;

　　其中，配電系統(tǒng)的故障是較常見的現(xiàn)象。例如，2009年，某小區(qū)的熱力供應(yīng)站進(jìn)行了節(jié)電改造，主要內(nèi)容是將兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)改為變頻器驅(qū)動(dòng)。原來(lái)用節(jié)風(fēng)門來(lái)控制風(fēng)量，造成了很大的電能浪費(fèi)。改造后，通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，**了顯著的節(jié)電效果，節(jié)電率達(dá)到了50%以上。但是很快就發(fā)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償裝置的保險(xiǎn)頻繁燒毀，導(dǎo)致項(xiàng)目不能通過(guò)驗(yàn)收。

　　原因分析：

　　這是一個(gè)十分典型的諧波故障現(xiàn)象。因?yàn)樽冾l器工作時(shí)產(chǎn)生5、7、11、13等次的諧波電流。這些諧波電流對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的損傷機(jī)理有兩個(gè)。

　　諧波電流損傷無(wú)功補(bǔ)償裝置的機(jī)理一：

　　大家知道，電容的容抗與流過(guò)電容的電流的頻率成反比。由于諧波電流的頻率較高，因此電容對(duì)于諧波電流呈現(xiàn)比基波電流較低的容抗。因此，諧波電流較容易流過(guò)電容。也就是，電容中往往流過(guò)比基波電流較大的電流，造成電容支路過(guò)流。另外，諧波電流流過(guò)保險(xiǎn)絲和電容時(shí)會(huì)導(dǎo)致較大的熱量(趨膚效應(yīng))，因此會(huì)導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償裝置出現(xiàn)過(guò)流的故障現(xiàn)象。

　　諧波電流損傷無(wú)功補(bǔ)償裝置的機(jī)理二：

　　這個(gè)機(jī)理的情況較常見。這是因?yàn)橹C波電流在無(wú)功補(bǔ)償裝置與變壓器構(gòu)成的回路中發(fā)生了諧振。

　　在電力系統(tǒng)中，變壓器與無(wú)功補(bǔ)償電容構(gòu)成了一個(gè)LC并聯(lián)電路，如圖1所示。這個(gè)電路有一個(gè)固有的振蕩角頻率f0，當(dāng)諧波電流的頻率與f0相同時(shí)，LC并聯(lián)電路就發(fā)生了諧振現(xiàn)象，電流在LC回路中逐漸增大，一**到某一個(gè)很大的數(shù)值。這個(gè)很大的數(shù)值就是發(fā)生諧振的諧波電流Q倍。Q稱為L(zhǎng)C并聯(lián)電路的Q值，一般為10~15。這樣大的諧波電流就會(huì)導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償裝置燒毀。

　　圖1 補(bǔ)償裝置與變壓器構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路

　　解決辦法：

　　解決這個(gè)問(wèn)題的簡(jiǎn)單方法就是消除變頻器產(chǎn)生的諧波電流。具體方法是在兩臺(tái)變頻器的電源輸入端各安裝一臺(tái)HTHF諧波濾波器。

　　安裝濾波器后，在濾波器的電源輸入端測(cè)試，總諧波電流畸變率為8%以下。系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況良好，經(jīng)過(guò)一個(gè)冬季的運(yùn)行，沒(méi)有出現(xiàn)故障現(xiàn)象。無(wú)功補(bǔ)償裝置運(yùn)行正常，功率因數(shù)達(dá)到0.98以上。

　　啟示：

　　通過(guò)這個(gè)案例，可以獲得一些有益的啟示，在將工頻電機(jī)改為變頻器驅(qū)動(dòng)時(shí)，一定要考慮變頻器的諧波電流可能帶來(lái)的危害。主要內(nèi)容包括：原來(lái)的無(wú)功補(bǔ)償裝置是否能夠在諧波電流的環(huán)境下正常工作。如果原來(lái)的無(wú)功補(bǔ)償裝置沒(méi)有采取抗諧波措施，**在變頻器的電源輸入端安裝諧波濾波器，以消除隱患。因?yàn)椋到y(tǒng)諧振嚴(yán)重時(shí)，不僅會(huì)損傷無(wú)功補(bǔ)償柜，還可能會(huì)損傷變壓器，造成較大的損失。


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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• *五十六節(jié) 為什么在諧波源處治理諧波較有效

  ? 盡管諧波造成危害以各種現(xiàn)象表現(xiàn)出來(lái)，但是導(dǎo)致這些危害的根本原因是諧波電流。也就是，非線性設(shè)備工作時(shí)，向電網(wǎng)**的諧波電流。 因此，無(wú)論諧波治理的較終目的是什么，其本質(zhì)就是減小負(fù)載(可能是一組負(fù)載)向電網(wǎng)注入的諧波電流，也就是使電流波形盡量畸變小，如圖1所示，因?yàn)橹C波電流是諧波問(wèn)題的根源，雖然在有些場(chǎng)合諧波治理的目標(biāo)是**電網(wǎng)的電壓畸變率滿足特定數(shù)值，但是較終仍然落實(shí)到諧波電流的控制

• *五十節(jié) 怎樣解決信息機(jī)房的諧波電流問(wèn)題

  ? 某信息系統(tǒng)試運(yùn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)零線電流過(guò)大，不能通過(guò)驗(yàn)收。系統(tǒng)承建商尋求解決的方法。 這是目前很常見的一種現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的主要原因是，信息設(shè)備工作時(shí)產(chǎn)生3次諧波電流。傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為，如果三相電的負(fù)荷均衡，零線上的電流很小。但這種情況限于三相電的每相電流相差120°的情況。這時(shí)，如果每相的電流幅度相同，按照矢量疊加的原理計(jì)算零線上的電流，可知結(jié)果為0，如圖1(a)所示。 但是，信息設(shè)備

• *三十八節(jié) 變頻器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)軸承為什么容易損壞，怎樣處理

  ? 本課堂經(jīng)常接到報(bào)告，就是變頻器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)軸承噪聲加大，溫度升高的現(xiàn)象。檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，這是由于軸承的表面受到損傷，變得凹凸不平所至，如圖1所示。 在我們接到的報(bào)告中，較嚴(yán)重的一個(gè)企業(yè)，電機(jī)每個(gè)月需要更換一次軸承，設(shè)備維護(hù)人員十分煩惱。 之所以發(fā)生這種現(xiàn)象，是由于變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電壓是PWM電壓，這種電壓會(huì)在電機(jī)中產(chǎn)生共模高頻電流，高頻電流通過(guò)雜散電容流過(guò)軸承。電

• *十七節(jié) 怎樣解決信息設(shè)備的諧波電流問(wèn)題

  ? 以計(jì)算機(jī)為代表的辦公自動(dòng)化設(shè)備是一類較普遍的諧波源負(fù)載。計(jì)算機(jī)不僅成為每個(gè)辦公室工作人員的必需裝備，而且已經(jīng)成為重要的家庭娛樂(lè)設(shè)備。實(shí)際上，計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、節(jié)能燈這三種電氣負(fù)荷是建筑物內(nèi)的主要諧波源。 圖1是常見信息設(shè)備的電流波形。 圖1 典型信息設(shè)備的電流波形 信息設(shè)備工作時(shí)產(chǎn)生的諧波電流以三次諧波電流為主。三次諧波電流較大危害是在零線上是算術(shù)疊加的，使零線電流過(guò)大，導(dǎo)致零線過(guò)熱