襄陽源創(chuàng)電氣有限公司小王告訴我們：相交流異步電動機(jī)具有一系列優(yōu)點(diǎn)，作為動力設(shè)備在各行業(yè)中獲得極廣泛的應(yīng)用，它在運(yùn)行中依靠磁場傳遞進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換來工作，不僅消耗有功功率，也需要無功工率。屬感性負(fù)荷，因此功率因數(shù)較低，約為0.76～0.89，一般需要并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償，以提高功率因數(shù)，同時(shí)也提高了端電壓，有利于電動機(jī)的起動。

 

    電動機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償具有增容、節(jié)能、提高出力等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著，目前已得到推廣應(yīng)用，但在推廣中，對某些可能存在的問題(例如諧波的危害等)并沒給予足夠的重視與研究，現(xiàn)筆者通過下面實(shí)例說明，電動機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，若條件合適，同樣存在因諧波放大而造成的危害，應(yīng)引起我們的注意。

 

    1 概況

 

    我省境內(nèi)某抽水站，安裝運(yùn)行3臺180kW電動機(jī)，由于該站地處電網(wǎng)末端，電壓較低，電機(jī)經(jīng)常起動困難，為了提高功率因數(shù)和電壓，用自愈式并聯(lián)電容器(電容器回路中未串聯(lián)電抗器)進(jìn)行無功補(bǔ)償，但是當(dāng)電容器接入電網(wǎng)運(yùn)行后，時(shí)間不長，就出現(xiàn)電容器損壞現(xiàn)象，隨著運(yùn)行時(shí)間增加，損壞的電容器越來越多，當(dāng)時(shí)，懷疑電容器質(zhì)量不良，就更換了電容器，但更后，仍出現(xiàn)同樣問題，有關(guān)方面才懷疑是否存在其他原因，向我們提出 咨詢。

 

    我們根據(jù)情況進(jìn)行分析后認(rèn)為，雖然該站地處農(nóng)村，附近沒有任何諧波源存在，電動機(jī)本身一般不作為諧波負(fù)荷處理，也沒有見到過電動機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償后發(fā)生諧波危害的報(bào)導(dǎo)，但還是不應(yīng)排除存在諧波危害的可能，應(yīng)先進(jìn)行諧波測試與分析。

 

    2 電動機(jī)是產(chǎn)生高次諧波電流的諧波源

 

    為了了解系統(tǒng)諧波情況，在低壓母線上僅有3臺電動機(jī)的運(yùn)行工況時(shí)，進(jìn)行了諧波測試與分析，為便于比較，將測試數(shù)據(jù)列于表1。

 

    從表1中所列數(shù)據(jù)可以看到，諧波電流以3次及17次為主，根據(jù)測試數(shù)據(jù)，進(jìn)行諧波功率計(jì)算后可知，3次諧波功率與基波功率方向相反，而17次諧波功率與基波功率方向相反，由此可判斷3次諧波電流系由電源的3次諧波電壓所產(chǎn)生，而17次諧波電流則由電動機(jī)所產(chǎn)生。對其他各次諧波進(jìn)行計(jì)算，即可知16次等部分諧波電流亦由電動機(jī)所產(chǎn)生，因此電動機(jī)是產(chǎn)生高次諧波電流的諧波源，17次及其他各次諧波注入電網(wǎng)，使電網(wǎng)電壓波形畸變，其中17次諧波電壓高達(dá)4.727%，超過了GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》中不大于4%的限值，同時(shí)也導(dǎo)致電壓總諧波率達(dá)到5.563%，也超過了不大于5%的規(guī)定。

 

    3 無功補(bǔ)償裝置投入后產(chǎn)生了諧波放大現(xiàn)象

 

    在低壓母線運(yùn)行著3臺電動機(jī)的工況下投入無功補(bǔ)償裝置，對電容器回路進(jìn)行諧波測試，發(fā)現(xiàn)由于諧波放大，通過電容器的高次諧波電流很大，表2中列出了測試數(shù)據(jù)。

 

    從表2中所列數(shù)據(jù)不難看出，無功補(bǔ)償裝置投運(yùn)后，發(fā)生了嚴(yán)重的諧波放大現(xiàn)象，其中16次與17次諧波電流已分別達(dá)到基波電流的129.2%與237.1%，而自愈式并聯(lián)電容器國標(biāo)中規(guī)定，包括諧波電流在內(nèi)的允許過電流為1.3倍額定電流，因此，這時(shí)的諧波電流值是相當(dāng)大的。

 

    同時(shí)，電網(wǎng)的電壓波形畸變加劇，低壓母線電壓的16與17次諧波電壓含有率，分別由電容器投入前的1.886%與4.727%，增大到6.998%與11.34%，母線電壓總畸變率亦由5.563%增大到14.71%，大大超過諧波國標(biāo)的有關(guān)限制值，諧波電壓的增大，說明注入電網(wǎng)的諧波電流也相應(yīng)增大。

 

    諧波電壓的增大，將直接影響連接于該母線的各種電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，資料表明，電動機(jī)在較高的諧波電壓作用下，將發(fā)熱燒壞，壽命縮短。

 

    4 電容器早期損壞的原因

 

    4.1 畸變的電壓波形使電容器局部放電性能下降

 

    由于諧波的存在，電壓波形發(fā)生畸變，使電壓峰值增高，呈鋸齒狀尖頂波。圖1所示為實(shí)側(cè)的電壓波形。

 

    一些試驗(yàn)表明，尖頂波電壓易在介質(zhì)中誘發(fā)局部放電，而且因電壓變化速率快，引起的局部放電強(qiáng)度也較大，這將對電容器絕緣介質(zhì)的老化起加速作用。

 

    電容器的局部放電性能一般可用起始放電場強(qiáng)與局放熄滅場強(qiáng)兩個(gè)參數(shù)來表征，若局放熄滅場強(qiáng)低于工作場強(qiáng)那么由于操作過電壓所誘發(fā)的局部放電就可能在工作場強(qiáng)下不能熄滅，而形成長時(shí)間的局部放電。

 

    試驗(yàn)表明，當(dāng)電源電壓含有諧波時(shí)，電容器的局部放電起始電壓和熄滅電壓均相應(yīng)下降，而且當(dāng)諧波含量較大，諧波次數(shù)越高，下降幅值越大。

 

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