中頻冶煉爐在冶煉、鑄造等行業(yè)中應(yīng)用日益廣泛，但中頻爐在工作時采用整流和逆變技術(shù)，產(chǎn)生了大量電流、電壓諧波。諧波對供電系統(tǒng)造成嚴重污染，使得精密儀器工作過程中產(chǎn)生誤動作，增加供電設(shè)備的損耗。

中頻感應(yīng)爐的電源系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中數(shù)量大的諧波源，常見的為中頻爐和高頻感應(yīng)爐電源等。一般6脈沖中頻爐，主要產(chǎn)生5、7、11、13次特征諧波等；對于12脈沖換流中頻爐，主要為11、13、23、25次特征諧波。一般情況下，小型換流裝置采用6脈沖，較為大型采用12脈沖，如爐變壓器接成Y／△／Y型，或者采用兩臺變壓器供電。

諧波問題描述

中頻爐諧波含量85％以上為低次諧波，電流畸變率達到40％左右，諧波能量大大超出節(jié)電設(shè)備承受范圍，長期使用容易損毀，事故頻頻，影響企業(yè)生產(chǎn)的正常進行。

中頻爐在使用中產(chǎn)生大量的諧波，導(dǎo)致電網(wǎng)中的諧波污染非常嚴重：

1）諧波使電能傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱，產(chǎn)生振動和噪聲，并使其絕緣老化，使用壽命降低，甚至發(fā)生故障或燒毀；

2）諧波會引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容補償設(shè)備等設(shè)備燒毀；

3）諧波還會引起繼電器保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂；

4）對于電力系統(tǒng)外部，諧波會對通信設(shè)備和電子設(shè)備產(chǎn)生嚴重干擾。

現(xiàn)場檢測

用戶現(xiàn)場主要負載是兩臺中頻爐和部分電阻爐。用戶現(xiàn)場的兩臺中頻加熱設(shè)備（1000KW和2250KW）都產(chǎn)生大量諧波，而且功率因數(shù)都相當高。這也符合中頻感應(yīng)加熱爐的“高諧波含量，高功率因數(shù)的特點”。7＃變壓器下邊的1000KW中頻爐測試時諧波電壓畸變率達到7.9％（超出國標規(guī)定的閾值5％），諧波電流畸變率達到40.9％。有效值嚴重超出了電網(wǎng)國標的基準值。詳見下表：

諧波分量非常嚴重，從兩個變壓器出線端測試的情況來看，諧波實測值比國標規(guī)定的允許值大得多，甚至不是一個數(shù)量級，以2250KW中頻爐為例（表中爐子對應(yīng)的變壓器容量2000KVA），3次諧波超標不多，但5次諧波超過國家標準2476％，7次諧波超過國家標準2025％。如此嚴重的諧波在低壓側(cè)累積，勢必會影響到高壓側(cè)的電壓波形，電壓波形畸變又會影響到其他負載的穩(wěn)定運行。

用戶現(xiàn)場在保有高次諧波豐富含量的同時，功率因數(shù)也是相當?shù)母?。由于中頻加熱設(shè)備一般都會有內(nèi)置平衡三相電容器，使得爐子在工作在滿載電流的50％以上時，功率因數(shù)就已經(jīng)達到0.90。當爐子工作電流達到滿載電流的80％時，爐子功率因數(shù)就會達到0.98以上。測試時爐子的功率因數(shù)在0.98—0.99之間震蕩。

電能質(zhì)量解決方案

高諧波含量、高功率因數(shù)這兩大特性決定了無源濾波器的現(xiàn)場應(yīng)用不適合。因為無源濾波器在濾波的時候需要投切無功，這樣就造成了過補現(xiàn)象。過補償要比欠補償還要可怕，因為過補償會造成局部電網(wǎng)呈現(xiàn)容性，它會與廣域網(wǎng)中的感性無功產(chǎn)生更大的規(guī)模的諧振，造成大面積電網(wǎng)的癱瘓。所以該項目的解決方案還是推薦使用KYXBQ諧波保護裝置。

1000KW中頻爐和2250KW中頻爐分別在投入1臺KYXBQ－250/400V－3L諧波保護裝置和2臺KYXBQ－250/400V－4L諧波保護裝置之后，電流畸變率《3％，消除了諧波產(chǎn)生的電網(wǎng)諧振問題，保證本級電網(wǎng)和上級電網(wǎng)6KV側(cè)供電質(zhì)量和供電**。功率因數(shù)顯著提高，變壓器負荷率進一步減輕，工控部分節(jié)電收益率達到7％左右。