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安科瑞 徐玉丽
江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴 214405
随着工业经济的迅猛发展，科学技术的不断进步，大量的直流设备、变频调速设备及其它非线性负荷被广泛应用，对供电系统电能质量要求越来越高。高次谐波的产生，增加了电能谐波损耗，降低了系统功率因数，不仅影响电网的质量，而且还很大程度的影响电网的可靠性，严重时造成继电保护误动，烧毁微机保护线路板、数字电能表及其它微机装置。
1、故障现象
某电缆厂400V供电系统由两台欧式箱式变电站组成，两台箱变的接线方案一致，但其箱变出线所带负荷不一样。两台欧式箱式变电站投运不久，1号箱变就发生了无功补偿柜中元器件损坏的情况。损坏的元器件主要是电容接触器和熔断器，其中电容接触器烧毁严重。
起初分析认为可能是电容接触器的桩头接线松动导致接触电阻增加，桩头接线发热起火烧坏电容器接触器，进而引起接触器上侧的熔断器烧毁，产生的火苗又损坏了熔断器。随后该公司即更换了烧坏的元器件，同时对所有的接线桩头进行了检查，无功补偿柜改进后继续投入运行。但是更改后的无功补偿柜使用不到一个月，再次出现了元器件损坏的情况。元器件损坏的位置、现象基本和上次的情况一样。
2、原因分析
两次无功补偿柜的故障都发生在1号箱变而非2号箱变，对比分析1、2号箱式变电站的负荷可以发现，2号箱变的负载基本上为异步电动机和办公照明负载，相对负载较小；而1号箱变所带负载中除了异步电动机还有三台直流电动机，其功率分别为185kw、155kw、30kw。此外，还有大量通过可控硅控温的加热设备，相对2号箱变负载较大。
在两次无功补偿柜发生故障时，该厂的交联电缆生产线都在运转，也就是说直流电机和相当一部分的加热设备都挂在1号箱变的低压母线上。该厂的加热回路采用了三相半控桥式整流电路，同时用交流电源对直流电机供电少不了要有整流装置。由于整流装置输出波形的非正弦性，不同相数的整流电路会产生不同特征的谐波电流。如三相桥式的6相脉动整流电路产生的谐波电流主要为6k±1次（5、7、11、13次，等等）见表1。
表1 6相脉动整流装置电流谐波理论数据
因此，交联电缆生产线在生产时可能对1号箱变400V系统产生了谐波。
根据对负荷性质分析和理论公式的推算，可以确定1号箱变400V系统中存在6k±1次为主的谐波电流。为了证实和明确1号箱变400V系统的谐波情况和参数，对1号、2号箱变进行了多次的对比测量。2号箱变总线电流波形和频谱图分析见图1，1 号箱变总线电流波形和频谱图分析见图2。
对比分析图1和图2，2号箱变总线电流波形为规则正弦波，频谱图分析也表明其电流基本只含基波50Hz电流；1号箱变总线电流波形为非正弦波，频谱图分析可以看出含有3、5、7、11次等谐波。电流总畸变率THDi为52.32%，功率因数0.8，系统阻抗R = 0.1W L = 0.1mH，系统短路容量10MVA。
1号箱变的无功补偿柜之所以数次出现电容接触器和熔断器损坏的情况，其原因就是交联电缆生产线产生的谐波电流被无功补偿柜的电容器放大产生了过电流，致使接触器和熔断器过热损坏。
