（宝钢集团韶关钢铁有限公司 512123）
摘要：简要分析了电力系统中谐波的危害及产生机理，并概括介绍了棒材生产线在消除谐波以及提高功率因数方面采取的措施及取得的效果。
关键词：功率因数；谐波；电力滤波器；电容器；电抗器
1 概述
棒材生产线现有中棒生产线（Φ20－Φ70）和大棒生产线（Φ80－Φ220）各一条。2015年10月前全厂电网主要存在功率因数较低，仅为0．74；电网谐波含量高的问题。经电力科学研究院现场测定，10kV供电系统谐波含量已明显超标，两段母线谐波含量如表1所示。
表1 系统的谐波电流和电压总畸变率
由表1可以看出，系统谐波含量已明显超出国家标准，电流及电压波形均出现严重畸变。大量谐波的注入及较低的功率因数产生了以下不良影响：
(1)供电变压器、交流电机输出功率、过载能力等指标下降；
(2)严重干扰计算机及其他电子装置正常工作，影响控制系统的控制精度；电压畸变引起常规变流器控制角触发脉冲间隔不等，使整流器工作不稳定；
(3)电网畸变功率增大，线路压降及损耗增大，变压器损耗增大；
(4)使电机产生了大量附加损耗，产生了机械震动、噪声、谐波过电压，直流电机换向恶化等现象；
2 现象原因分析
造成电网电源质量差、功率因数低的主要原因除设计本身的缺陷外，新增大量感性负荷及直流电机负载，造成了无功的增加和谐波含量的升高。
2.1 谐波的产生
电网中常见的谐波源可分为：
2.1.1 物理型稳态谐波源。有铁心电感的交流设备，如空载变压器，其励磁电流呈尖峰波形。
2.1.2 调制型谐波源。当整流器件接入交流电路中时，由于受到可控整流元件反向阻断特性周期性调制的影响，电流会出现非正弦波。
2.2 系统功率因数低的原因分析
2.2.1 大量的感性负载的投入。以异步电动机为主的感性负荷工作中必须依赖电流所建立磁场来完成能量的转换与传递；电网中产生的谐波电流与谐波电压相互作用，同样可引起电网无功功率增加，谐波所产生畸变功率。
3 消除谐波及降低谐波影响的措施
谐波的消除以及降低谐波对电力系统的影响是一项较系统的工程，需要进行多方面的考虑，此次重点采取了如下措施：
3.1 合理配置整流变压器二次相位角
三相桥式整流装置接线方式一般采用△／△、Y／△接法，对一次电流进行傅立叶级数变换，可以看出某些次数的高次谐波可以相互抵消，可有效减少电网中的高次谐波含量。
3.2 把产生谐波的负荷的供电线路和对谐波敏感的负荷的供电线路分开线性负荷和非线性负荷从同一电源接口点开始由不同的电路馈电，使非线性负荷产生的畸变电压不会传导到线性负荷上。
3.3 采用专用谐波治理和无功功率补偿装置。
3.3.1 主回路的设计
根据棒材生产线最大负荷工况以及将功率因数提高至0．93，可计算得出所需补偿无功功率总容量。在两段母线上均分别加装5、7、11三组滤波器进行无功补偿。补偿电容器并联放电线圈，以对电容器中的剩余电荷放电。
根据轧钢生产线目前负荷和产生的谐波特性，各滤波支路电容器额定电压、安装容量及电容器连接方式及对应的滤波电抗器滤波电阻器。
参数见表2、表3、表4。
表2 滤波电容器参数
3.3.2 滤波器组的保护
滤波装置设有FP一1(A) (母线电压型)和FP一1(B) (支路电流型)微机保护装置。其中，FP一1(A)型微机保护装置设有如下保护功能：母线过电压保护、母线欠电压保护、低频保护；FP一1(B)型微机保护装置设有如下保护功能：电流速断保护、过电流保护、开口三角电压保护。
4 结束语
本次改造取得了良好的经济效益和社会效益。电网电压谐波畸变率满足国标要求，各次谐波值都在标准值以内；提高了功率因数，电网功率因数提高到0．99；生产线控制系统的控制精度大大提高，从而降低了产品废品率，提高产品的成材率；消除谐波、提高功率因数后，适当提高了供电电压，从而使得电缆、变压器、电机等设备的发热量降低，延长设备的使用寿命。
参考文献
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[3]电力系统谐波分析测量评估计算与抑制及滤波新技术实物全书[M].杨啸天中国电力科技出版社，2010
论文作者:曹素红,陈坤华,刘良
论文发表刊物:《电力设备》2016年第8期
论文发表时间:2016/7/19
标签：谐波论文; 功率因数论文; 电网论文; 电压论文; 畸变论文; 电流论文; 负荷论文; 《电力设备》2016年第8期论文;