变频器工作时会产生很强的谐波电流发射,当变频器发射的谐波电流注入到系统中,会在电容上产生较大的电流。这是因为有以下两个原因:
第一, 谐波电流的频率较高,补偿电容对高频电流具有更小的阻抗,因此会产生较大的电流。
第二, 谐波电流会在系统中发生谐振,导致谐波电流被放大,这个原因通常是问题的主要原因。
在电力系统中,变频器与无功补偿电容构成了一个LC并联电路,如图1所示。这个电路有一个固有的谐振频率f0,当f0与谐波的频率相同时,谐波电流会被放大,从而在LC构成的回路中产生很大的电流,一般会达到谐波源电流的10~20倍,这对电力系统和电容的损害都非常大。
补偿电容支路上的保险烧毁,也恰好说明了熔断器起到保护作用,否则将会导致更加严重的后果,例如,电容爆炸,变压器过热等。
解决方案
当出现上述问题时,可以有两个方法来解决:
第一个方法,在电容上串联电抗L1,并使L1与C构成的串联电路的谐振点低于最低次谐波电流的频率,本案中低于5次谐波。电抗(L+L1)与补偿电容C构成的回路的谐振频率必然低于谐波源的频率,因此不会发生谐振。
第二个方法是减小谐波源的谐波电流。具体方法是在变频器的电源输入端安装谐波保护器,或者在系统进线侧安装有源滤波器进行统一的集中治理。
通常情况下,一般采取第二个方法。据统计采取此项措施后,无功补偿柜工作正常,也基本没有再出现保险烧毁的现象。
对节电柜的谐波电流的限制要求可以采用GB17625标准或者IEEE519标准。根据调研,欧美企业采用IEEE519标准的较多,主要内容是规定总谐波电流畸变率THID<8%。
只要在节电方案的设计中采取了预防措施,就完全能够规避谐波电流带来的风险。