
配置1200kvar的无功补偿电容器接入6kV母线,分为两组分别设计成11、13次谐波滤波器,设备参数如下:
11次滤波通道:电容AAM4-250-1W,250kvar,4kV;电抗CKSG-6.225/6.6,6.6kV;
13次滤波通道:电容AAM4-150-1W,150kvar, 4kV 电抗-CKSG-2.664/6.6,6.6kV。
投入滤波器后,在不同运行方式下的测试结果均严重超出国家标准的限制值。
4#调速电机、2组滤波器运行,母线A相电压总谐波畸变率达12.3%,测试结果详见表2。
4#调速电机、13#滤波器运行,11#滤波器停运,母线A相电压总谐波畸变率达11.2%(详细数据略)。
4#调速电机、11#滤波器运行,13#滤波器停运,6kV,母线A相电压总谐波畸变率达9.2%、母线A相电流总谐波畸变率瞬时值也很大,最高达50%以上(详细数据略)。
3 滤波器无法正常运行的原因分析
原来加入的两组滤波器是按滤除11、13次谐波考虑的,按惯例将变频器视为谐波电流源,其等值电路见图1。
对第n次谐波,当滤波器支路电抗nXL - Xc/n = 0时,滤波器支路处于串联谐振状态,可得Ic = In,Is = 0。谐波电流In全部注入滤波器支路。对于其他小于n次数的谐波则将会产生放大作用,其注入系统和电容器支路的放大倍数取决于系统的容量及电容、电抗的具体参数,可采用下式计算:
nXS + nXL - Xc/n = 0时,则滤波器支路和系统阻抗支路呈现并联谐振状态,可得Ic≈IS。国家标准(GB 12747-91)及国际电工标准 (IEC 831-1 及EU 60831-1)低压电容器的容许电流为额定电流的1.3倍。
采用原有元件参数计算的放大倍数曲线见图2。
根据实测数据分析,导致原装置无法运行的主要原因有两个,一是滤波回路的调谐点不够适当,只考虑了滤除11、13次谐波而忽略了可能对较低次谐波电流的放大作用,并且没有经过认真地校核计算;二是参数不稳,由于采用了铁心电抗器,铁心磁密较高且电感值随电网电压、变频机负荷的变化而波动,不稳定的程度与铁心电抗器的设计磁密值有关。