中频炉谐波治理措施

      中频炉的谐波是指中频加热系统中电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，由于交流电网有分量为工频单频率，因此任何与工频频率不同的中频成分都可以称之为谐波。中频炉谐波非常大，约占基波的25~30%，因此中频炉的谐波治理，可以提高功率因数（节约力调电费）和提高变压器的可靠性（降低变压器的损耗，减少噪声和振动，降低温升）。利于其他用电设备的稳定性、可靠性和精度。下面。海山电炉小编就来聊聊中频炉谐波治理措施。

       一、增加短路比。

      1、短路比是指给中频炉供电的电网短路容量与中频炉的额定功率的比值。如未采取谐波抑制措施，为保证电能质量，必须对中频炉的额定功率加以限制，即增加短路比。

               上图为 中频炉整流装置的功率与电网

       2、分别提高中频炉整流变压器的网侧及阀侧电压等级，加强系统承受谐波的能力。

       3、利用中频炉整流变压器的相位移和提高整流相数抑制谐波

       在一般情况下，中频炉整流器这类谐波源的电流含有的特征谐波次数h与整流相数在理论上有以下关系：

h=kP±1

P ——整流器相数，P=3、6、12、24……

k ——任意正整数，K=1、2、3、4……

P=3时，

h=2、4、5、7、8、10、11、13、14、16、17、19、20、22、23、25……

P=6时，

h=5、7、11、13、17、19、23、25、29、31……

P=12时，

h=11、13、23、25、35、37……

P=24时，

h=23、25、47、49……

     由此可见，增加中频炉整流相数这一措施对减少谐波电流是十分有效的。而增加整流相数，就是通过改变整流变压器的结线方式和改变移相绕组的组合来实现的。

       以2000kW中频变频器、12脉波整流变压器。660V50Hz阀侧电压为例作谐波分析。11、13、23、25次谐波电流见下表：

表4-5 2000kW660V50Hz晶闸管中频变频器运行时

折算到10kV侧谐波电流方均根值计算表（12脉波）

Ih—— h次谐波电流Ih =Id＇×Kh×0.066

Idq ——是一组Y（或△）6脉波整流的直流电流值。

Id＇——是一组Y（或△）6脉波整流的基波方均根值。Id＇= Idq×1.112 /

Kh——谐波系数，计算和仿真频谱图中得出。

0.066 ——整流变压器变比，660V/10kV

35、37次谐波可忽略不计。

        国家标准GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》对电网中注入的谐波加以规范。该标准中的《注入公共连接点的谐波电流允许值》规定在基准短路容量100MVA、10kV标准电压时，谐波电流（方均根值）不应超过下表的数值：

表4-6 注入公共连接点的谐波电流允许值

摘自 GB/T14549-93 《电能质量公用电网谐波》表二

当电网公共连接点的最小短路容量不同于上表基准短路容量时，可按下式修正上表的谐波电流允许值.

式中：Sk1 ——公共连接点的最小短路容量，MVA

Sk2——基准短路容量，MVA

I hp   ——上表中的第h次谐波电流允许值,A

I h   ——短路容量为Sk1时的第h次谐波电流允许值，A

表4-7 公共连接点最小短路容量

        由上表可见，只要公共连接点的最小短路容量不小于117MVA，2000kW660V进线12脉动整流谐波电流值就已接近有关标准。但国标还规定，同一连接点的每个用户，向电网注入的谐波电流允许值按此用户在该点的协议容量与公共连接点的供电设备容量之比进行分配，这样，虽可接近标准容量但实际达标很难。

       总之，提高整流相数是减少谐波电流的有效措施，一般大功率中频变频器往往需要多台并联，因此，在12脉波以下（含12脉波）一般不会增加投资。脉波数超过12时，要考虑对投资和维修带来的影响，应控制使用。36脉波以上对减少谐波已无明显效果，不推荐使用。

      二   、低压侧加装无源型交流滤波与无功补偿装置

      该装置主要由电容器、滤波电抗器、微电脑控制器、接触器、断路器组合而成，与谐波源并联。在实际运用中根据谐波电流成份大小以及无功要求情况进行专门设计，该装置向谐波源提供一个低阻抗通道，谐波电流大部分流入滤波器（滤波效果可达90%以上），使电网畸变减小，而对于基波频率（50Hz）滤波装置可向电网提供无功功率，以提高功率因数，达到无功补偿效果。

       在低压侧加装无源型交流滤波与无功补偿装置，投资小（是高压侧的1/3，是有源滤波器的1/20）、效果好，因与谐波源并联，能就地吸收大量谐波，使整个用户的用电系统损耗降低、干扰排除。因此，它是当前解决谐波超标的较好方案。

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