本文就國內(nèi)使用非常廣泛的中頻爐諧波治理情況，敘述了測試概況、測試依據(jù)、測試儀器、測試方法、測試內(nèi)容及結(jié)果、測試結(jié)論等，并提出了諧波治理措施的建議。

1測試概況

為了查明非線性負荷的諧波污染情況，為今后諧波治理提供依據(jù)，我們對1.5噸中頻電爐進行了諧波調(diào)查測試。該廠由35KV大青變的10KV配電線路供電，其高壓配電結(jié)線簡圖如附圖1所示。與中頻電爐配套的配電變壓器的主要有關(guān)參數(shù)如下：型號為S9－1250／10，額定電壓10KV±5％／750V，10KV側(cè)額定電流為72.2A，短路阻抗5.46％。中頻爐由陜西省西安市中頻電爐有限公司制造。測試了煉一爐鋼的全過程中產(chǎn)生的諧波電流。測試結(jié)果表明，目前省內(nèi)普遍使用的中頻電爐的5次、7次諧波電流超標(biāo)嚴重，值得引起各有關(guān)管理部門重視。

2測試依據(jù)

（1）國標(biāo)GB／T14549－93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》；

（2）原電力工業(yè)部的《電網(wǎng)電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)定》；

（3）浙江省電力工業(yè)局電能質(zhì)量監(jiān)督實施細則（試行）。

3測試儀器

電能質(zhì)量分析儀；以上儀器的技術(shù)規(guī)范符合諧波國標(biāo)對諧波測試儀器的精度要求。

4測試方法

4.1測量信號的抽?。弘妷盒盘栆驘o法抽取信號暫未測量；電流信號取自被測10KV線路測量CT的二次回路試驗端子接入電能質(zhì)量分析儀的電流輸入端，CT變比為100／5。

4.2測量儀器的設(shè)置：用電能質(zhì)量分析儀測量；將儀器設(shè)置為自動定時測量方式，每兩次測量間隔為一分鐘，設(shè)置諧波次數(shù)為第2次－－～25次，進行一爐煉鋼周期的連續(xù)諧波測量。

4.3數(shù)據(jù)處理方法：測量完畢后利用儀器的后臺分析功能，對定時測量的存盤數(shù)據(jù)文件作統(tǒng)計分析，得到各次諧波的95％概率值、*大值、*小值和平均值，并以*大相的95％概率值作為*終測量結(jié)果，與國標(biāo)的限值或允許值比較來確定諧波電流是否超標(biāo)。

5測試內(nèi)容及結(jié)果

5.110KV側(cè)諧波電流的測量統(tǒng)計分析結(jié)果

測量統(tǒng)計分析結(jié)果如表1所示。

5次超標(biāo)6.36倍

7次超標(biāo)3.57倍

11次超標(biāo)1.45倍

13次超標(biāo)83％

23次超標(biāo)2.38倍

25次超標(biāo)2.55倍

總諧波含量18.71

注：上表中的國標(biāo)諧波電流允許值系按國標(biāo)在基準(zhǔn)短路容量下的允許值按國標(biāo)中提供的公式換算后求得。換算的計算參數(shù)為：公共連接點（35KV大青變10KV母線）*小短路容量49.44MVA；公共連接點的供電設(shè)備容量8MVA；用戶的用電協(xié)議容量1.25MVA。

5.2將10KV側(cè)諧波電流統(tǒng)計結(jié)果折算到750V側(cè)的諧波電流及5.3典型的波形（略）

6測試結(jié)論

6.1該公司1.5噸中頻電爐在在正常開爐冶煉過程中，在配變10KV側(cè)的主導(dǎo)諧波電流是5次、7次、11次等六脈動整流的特征諧波，其中5次諧波電流*大值達16.7A，95％概率值為15.5A，超標(biāo)6.36倍；7次諧波電流*大值為9.093A，95％概率值為9.003A，超標(biāo)3.57倍；11次諧波電流*大值達6.762A，95％概率值為3.964A，超標(biāo)1.45倍；23次和25次諧波電流的95％概率值分別為2.969A和2.841A，分別超標(biāo)2.38倍和2.55倍；總的諧波電流*大值為20.98A，95％概率值為18.71A?？梢?span lang="EN-US">5次和7次諧波電流嚴重超標(biāo)，11次，23次和25次超標(biāo)也比較嚴重。

6.2將10KV側(cè)折算到750V側(cè)5次諧波電流*大值達222.7A，95％概率值為206.7A；7次諧波電流*大值為121.2A，95％概率值為120.0A；11次諧波電流*大值達90.2A，95％概率值為53.5A；總的諧波電流*大值為279.7A，95％概率值為249.5A；總的諧波電流含有率達到基波電流的22.43％。

中頻電爐在運行時注入電網(wǎng)的5次和7次等諧波電流嚴重超標(biāo)。由于目前中頻電爐的使用比較普遍，故對電網(wǎng)造成嚴重的諧波污染和干擾影響，威脅到電網(wǎng)設(shè)備的**運行，應(yīng)當(dāng)引起用電管理部門和用戶的高度重視。因此，根據(jù)”誰干擾，誰污染，誰治理”的原則，必須在諧波源用戶就地采取抑制諧波的措施，這是*經(jīng)濟有效的。如果該廠是長期使用該中頻爐的話，建議某市供電局應(yīng)督促該廠在配變的低壓側(cè)加裝5次、7次及高通濾波器，就地濾除主要次諧波，將諧波水平限制到國標(biāo)允許值范圍之內(nèi)。

上海坤友電氣技術(shù)討論區(qū)：

主題：關(guān)于電弧設(shè)備、整流設(shè)備的諧波治理

現(xiàn)在很多鋼廠、鋁廠的電弧爐、中頻爐都會產(chǎn)生大量的諧波，根據(jù)我們積累的案例來看，治理的方式是不一樣的。

（1）如果諧波源是電弧設(shè)備，因其存在間諧波，諧波頻譜偏低，相角、幅值波動較大，加上功率快速閃動，所以用普通并聯(lián)無源濾波器效果不佳。

（2）如果諧波源是整流換流設(shè)備，則可在低壓母線側(cè)加裝并聯(lián)無源濾波器，只要濾波器容量設(shè)計足夠，調(diào)諧點和支路數(shù)合理，其效果就有保證。適當(dāng)改變諧波電流分布或網(wǎng)絡(luò)諧波阻抗，同時也改善了電網(wǎng)的諧波電壓水平。

主題：中頻爐諧波實測資料之一

中頻對電網(wǎng)造成的諧波肯定會有，只是大小的問題，而且根據(jù)現(xiàn)場工作經(jīng)驗燒毀電容的時候是有的。一個地區(qū)中頻電爐的量太大或者說采用可控硅整流方式工作的電器設(shè)備功率太高必然會對電網(wǎng)造成嚴重污染，污染的程度要是線路的的負載能力（即變電站的主變壓器輸出功率）而定。另外如果中頻的進線電抗器的電感值太小或有些用戶在因空心電抗燒毀而不用時，所造成的污染會更大一些。今年，北方某地區(qū)曾治理過中頻電爐對電網(wǎng)的污染，所有采用雙變壓器供電的中頻電爐必須采用十二相整流，由供電部門進行變壓器的改造（費用用戶自付），另外，我也知道因中頻設(shè)備造成的電網(wǎng)危害有多大，因為在我的周邊地區(qū)曾有過燒毀電視機的情況。*嚴重的一次燒毀電視機及其它電器達幾十臺。

主題：中頻爐諧波實測資料之二

諧波對不少的儀表讀數(shù)是有很大的影響的，會使誤差增大，這在實際測試中能碰到。因此，有的儀表加裝了抗干擾措施。

主題：中頻爐諧波實測資料之三

國標(biāo)允許值的折算，請參見”電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波”（GB／T14549－1993）中附錄B諧波電流允許值的換算（補充件）

主題：要注意中頻電爐產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)的危害

中頻爐由于是經(jīng)整流后變?yōu)橹蓄l，其產(chǎn)生高次諧波對電網(wǎng)的危害很大，使一些電器設(shè)備損壞，特別是電力電容器，對現(xiàn)有的中頻爐進行實測，沒有加裝電力濾波器的中頻爐均超過國標(biāo)GB／T14549－93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》中規(guī)定的允許值，又根據(jù)電力部的規(guī)定：”因電網(wǎng)或用戶用電原因引起的電能質(zhì)量不符合國家標(biāo)準(zhǔn)時，按”誰干擾，誰污染，誰治理”的原則及時處理，并貫穿于電網(wǎng)及用電設(shè)施設(shè)計、建設(shè)和生產(chǎn)的全過程。”因此，目前電力部門已重點整治。希望中頻爐工廠引起重視。為了使加裝的電力濾波器能有較小的費用，在購中頻爐時，要中頻爐生產(chǎn)廠家提供中頻爐產(chǎn)生的諧波資料及保證條件。

主題：關(guān)于整流制式和高次諧波影響

關(guān)于整流制式和高次諧波影響：在存在可控整流的應(yīng)用場合，不可避免地要在上級電網(wǎng)中產(chǎn)生高次諧波；一般說來，在考慮整流制式和高次諧波時應(yīng)注意以下四個因素：

1．整流裝置的制式：大中容量中頻裝置常用的有三相六脈波全橋可控橋式整流，三相十二脈波雙全橋可控整流等等，一般來說同樣工況條件下，整流脈波數(shù)越大，高次諧波影響就越小。

2．電源裝置的容量：中頻裝置容量越大，在整流α角后移時高次諧波影響就越大，所以有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推薦1000KW以下的中頻裝置采用六脈波整流，1000KW以上的中頻裝置根據(jù)容量大小，采用12脈波、24脈波整流。

3．中頻裝置的工作狀態(tài)：對一定容量的中頻裝置，其輸出功率越接近滿功率，高次諧波影響就越小，其輸出功率比較小時，高次諧波與工頻基波的比值較大，所以在大功率中頻裝置選擇功率容量時，應(yīng)盡可能使它與大多數(shù)工作時間的輸出功率相接近。

4．上**電網(wǎng)短路容量：上**電網(wǎng)短路容量大，對中頻裝置產(chǎn)生的高次諧波影響的承受能力就較強，反之高次諧波造成的影響就比較嚴重。

主題：關(guān)于整流制式和高次諧波影響

自然功率因數(shù)是補償前還是補償后的，這是兩個概念。COSθ指的是系統(tǒng)的自然功率因數(shù)，它反映了系統(tǒng)感性的程度，一般在0.05～0.25之間，逆變側(cè)補償后的功率因數(shù)一般用COSφ表示，在負的0.7～0.9之間。即工作在過補償工況，或者說負載回路工作在容性狀態(tài)。

主題：關(guān)于電磁干擾

半導(dǎo)體整流設(shè)備的確存在對電網(wǎng)的污染，這個問題不光在中頻感應(yīng)設(shè)備上，采用移相方式整流的設(shè)備（如電鍍、直流調(diào)速，包括調(diào)光臺燈）都有這個問題，這一點大家應(yīng)該是形成共識的，不必要再討論。問題在于：這種污染究竟到什么程度、造成的損失有多大，是否必須消除，這是技術(shù)角度考慮。從經(jīng)濟角度考慮，消除這種污染的投入產(chǎn)出比怎么樣。有些技術(shù)有一個接受的過程，超前不等于熱銷，市場接受能力如何，也是產(chǎn)品是否有銷路的主要問題。

1．一般認為造成污染主要是高次諧波，污染的途徑一是通過電力線污染電網(wǎng)，二是通過空間輻射干擾其他用電器和無線電設(shè)備，包括中頻設(shè)備感應(yīng)圈使周圍導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)發(fā)熱。對于種污染，變壓器作為一個大電感的電路元件，可以起到較好的隔離作用，對消除通過電力線污染電網(wǎng)，這個作用是可以得到肯定的。不知道測試參數(shù)（雖然沒有看到）是在變壓器前邊還是變壓器之后，具體數(shù)量級是否到了非治理不可的程度。

2．如果當(dāng)?shù)貙ξ廴締栴}（假設(shè)有）壓力不大，用戶肯定要考慮是否合算。是否要加這個設(shè)備，實際不由中頻設(shè)備生產(chǎn)廠家決定，因為這個成本還是要加到用戶開銷上，主要取決于用戶要求。也不見得因為有污染問題，中頻設(shè)備就不用了，設(shè)備就賣不出去。中頻設(shè)備生產(chǎn)廠家不見得就害怕這個東西，大家討論也并不是要一棍子打死。

主題：要注意中頻電爐產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)的危害

一400KW中頻感應(yīng)加熱設(shè)備，系由一臺1250KVA變壓器供電，（1250KVA變壓器同時供應(yīng)其他車間的設(shè)備用電）配電室內(nèi)裝有容量約280KVAR補償電容柜。當(dāng)400KW中頻爐沒有工作時，280KVAR補償電容全部投入工作，其補償電流約為560A（正常）；當(dāng)400KW中頻爐投入工作時，280KVAR電容全部投入工作，其補償電流約為700A，且其電流是隨中頻爐功率的提升從560A慢慢地上升到約700A（不正常）。”這是由于280KVAR補償電容使中頻爐流入電網(wǎng)諧波放大，280KVAR補償電容的電流中有較大的諧波電流，因此，從560A慢慢地上升到約700A，電容器會發(fā)熱或熔絲熔斷，有的會發(fā)出聲音。應(yīng)安裝濾波裝置，既消除部分高次諧波。

主題：如何抑制中頻爐的諧波干擾

據(jù)以往我們測量的數(shù)據(jù)可知，0.75噸的中頻爐的平均功率在450KW，無功功率在180KVAR左右。諧波電壓畸變率一般在15％左右，諧波頻譜主要集中在250HZ，大約在130A左右，350HZ大約在60A左右。如果對5次和7次采取濾波措施，則可以保證大部分的諧波電流被吸收，保證上**電網(wǎng)的用電**。該濾波器采用LC濾波基本原理，在濾波的同時補償電網(wǎng)的功率因數(shù)，可以達到非常滿意的效果。