淺談加強小型中頻爐企業(yè)設(shè)備管理、減少諧波對電網(wǎng)污染

張?zhí)锩? 張旭

[摘 要] 隨著中頻爐在小型鑄造企業(yè)的廣泛應用，因設(shè)備故障而引發(fā)的供電線路諧波事故時有發(fā)生，加強對其設(shè)備運行管理，為社會提供優(yōu)質(zhì)電力供應是供電企業(yè)面臨的重要課題。

[關(guān)鍵詞] 中頻爐設(shè)備管理諧波

前言

由于諧波看不見、摸不著的特性，長期以來，國內(nèi)供電系統(tǒng)和用戶較少注意到諧波污染的危害。隨著工業(yè)和節(jié)能技術(shù)發(fā)展，非線性負荷將日益增多，以鋼鐵、紡織為主的高耗能企業(yè)產(chǎn)生的諧波污染，供電系統(tǒng)波形偏離正弦的畸變程度日趨嚴重，嚴重影響了電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行和供電質(zhì)量，特別是對斷電敏感企業(yè)如：連續(xù)生產(chǎn)流水線、多工序的批量生產(chǎn)、數(shù)據(jù)處理等企業(yè)產(chǎn)生較大影響。

一、事故經(jīng)過

2011年11月13日，10:00，某10kV線路發(fā)生諧波事故。經(jīng)查，客戶凱鑫泵業(yè)因電熔爐故障導致配電變壓器燒毀噴油，引發(fā)線路諧波事故，造成該線路停電40分鐘，給該線路用電企業(yè)造成了一定的經(jīng)濟損失。

二、諧波的定義

在理想的交流供電系統(tǒng)中，三相交流電壓是平衡的，其方均根值和頻率都應該是恒量，電壓和電流的波形為正弦無畸變。理想供電系統(tǒng)的這些指標應當與用戶的負荷特性無關(guān)，而用戶負荷應設(shè)計成在額定電壓和頻率下具有最佳的運行性能，各個負荷之間互不干擾，功率因數(shù)補償?shù)扔?。

在國際電工標準中定義：諧波為一周期量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整倍數(shù)。習慣上規(guī)定電力系統(tǒng)中的工頻為基波頻率。

《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》（GB/T 14549-1993）諧波定義為：對周期性交流量進行傅立葉級數(shù)分解，得到頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量。

諧波的類型：間諧波和次諧波、短時間諧波、陷波等。

三、 產(chǎn)生諧波的設(shè)備類型及對電網(wǎng)的危害

1.在談?wù)撾娏ρb置中的諧波時，最關(guān)心的是電流諧波，因為諧波源于電流。供電系統(tǒng)中所有的非線性負荷都會產(chǎn)生諧波電流，包括單相負荷和三相負荷。大量的、大功率的單相負荷直接連接至三相電源時，將導致三相系統(tǒng)的不平衡。

2.目前供電系統(tǒng)的主要非線性負荷有：含半導體器件的大功率電力電子變流設(shè)備、變頻設(shè)備、變速傳動裝置、大型UPS裝置、半導體變流裝置、煉鋼電弧爐、中頻爐、電焊機和電氣化鐵路等。

3.諧波對電網(wǎng)的危害

污染公用電網(wǎng)、影響變壓器工作、影響繼電保護的可靠性、加速金屬化膜電容器老化、增加輸電線路功耗、增加旋轉(zhuǎn)電機的損耗、影響或干擾測量控制儀器、通訊系統(tǒng)工作。

四、中頻爐對供電的影響

1.中頻爐是目前中小型冶煉鑄造企業(yè)采用的主要熔煉設(shè)備，在電網(wǎng)內(nèi)大量存在，其設(shè)備運行狀態(tài)直接影響了電網(wǎng)供電質(zhì)量，應當引起各級高度關(guān)注。

2.中頻感應加熱爐（以下簡稱中頻爐）是一種快速穩(wěn)定的金屬加熱裝置，其工作原理是：中頻爐通常采用AC-DC-AC變換方式，先將電網(wǎng)提供的50Hz交流電流由橋式整流電路整為直流，經(jīng)過濾波，然后再通過逆變裝置為負載提供中中頻電流（500-10000Hz），該電流在熔爐的感應線圈中產(chǎn)生中頻交變磁場，使熔爐中的爐料產(chǎn)生感應電動勢，從而在爐料中產(chǎn)生渦流，致使爐料被加熱升溫，直至熔化。

3.變頻裝置是中頻爐的核心設(shè)備，是產(chǎn)生的諧波的根源。

五、工作建議

1.扎實做好事前預防。按照國標規(guī)定的“誰污染、誰治理”原則開展工作。一是供電企業(yè)在電爐鑄造企業(yè)客戶業(yè)擴報裝時，應考慮其負荷性質(zhì)對電網(wǎng)的影響。二是在中間檢查和竣工驗收時必須對其消除諧波裝置一并進行測試驗收，做到關(guān)口前移。

2.加強對客戶設(shè)備的日常管理。管理運行單位在日常檢查中要加強對濾波器、客戶電抗器、電容器等裝置運行情況的檢查和年檢預試，防止其運行異常造成諧波事故。

3.加強電網(wǎng)諧波管理治理。一是按照規(guī)定對變電站等相關(guān)設(shè)備進行同期性檢測和維護，使其能正常投切。二是當線路或變電站設(shè)備發(fā)生故障或事故時，要結(jié)合實際加強對諧波方面的調(diào)查分析和預測，采取必要的措施，防止問題重演。

4.強化對客戶事故后的處理監(jiān)督。實踐證明，大多數(shù)情況下，中小企業(yè)對設(shè)備維修時，經(jīng)常找個體維修隊進行。這就要求運行管理單位，在客戶發(fā)生事故后，一方面要按照相關(guān)規(guī)定對客戶做出相應處理，同時，必須讓有資質(zhì)測試單位做好設(shè)備投運前的各項測試，杜絕客戶設(shè)備事故的再次發(fā)生。

5.充分發(fā)揮政府相關(guān)部門的職能。一是主動加強與政府部門的聯(lián)系、積極主動匯報，促請其定期組織召開企業(yè)設(shè)備運行分析會，通報近期發(fā)生的問題，提出解決問題的方法措施和設(shè)備運行管理要求，督促企業(yè)加強設(shè)備管理，做好客戶設(shè)備運行管理跟蹤。二是利用政策引導企業(yè)積極采用國內(nèi)國際先進的設(shè)備和工藝技術(shù)，提高其生產(chǎn)、環(huán)保、節(jié)能等各方面技術(shù)指標，減少對電網(wǎng)的污染。

6.充分發(fā)揮科技的支撐作用，密切關(guān)注電網(wǎng)數(shù)據(jù)變化、為客戶提供優(yōu)質(zhì)電力供應。供電企業(yè)管理人員經(jīng)常性地調(diào)取相關(guān)企業(yè)的負荷及參數(shù)變化并加以深度分析，及時與企業(yè)溝通信息，做好事前預警和預防，最大程度減少客戶設(shè)備事故的發(fā)生和對電網(wǎng)的影響，努力為客戶提供優(yōu)質(zhì)電力供應。

參考文獻：

[1]《干擾性負荷的供電》，孫樹勤、林海雪編著.