变频器谐波引发的系统故障与设备损坏防范——安科瑞电能质量治理方案详解

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变频器因其体积小、重量轻、成本低以及效率高等优点，在各生产领域备受青睐，特别是在风机、水泵、传动系统等现场得到广泛的应用。变频器的应用虽然产生了显著的节能效果，但随之而来的谐波问题不可忽视，谐波电流注入电网，不仅增加线路损耗、缩短输配电器件寿命，而且增加了旋转电机的损耗、增加了低级噪音、产生的脉动转矩等，都会造成继电保护、自动控制装置等工作紊乱。

同时变频器自身由不同拓扑的电力电子器件构成，运行过程中处于弱容性（电压源型设备的共性）状态，会对系统特定频次的谐波具有放大作用。

配电系统负载特性大体可分为两类：线性负载（纯电阻、纯电容、纯电感）；

非线性负载（电力电子装置，运行过程中可在阻-容-感性之间切换）。线性负载一般不产谐波，所以不存在谐波放大或者出现由谐波引起的震荡现象。但是非线性负载由于运行状态会在容性-感性之间切换，而且本身运行也会产生谐波电流，所以一般会出现由谐波引起的容性和感性设备的震荡，即谐波放大、损坏用电设备等现象。

放大作用主要体现在以下三个方面：

①、变频器产生的谐波触发配电系统中纯感性和纯容性设备之间的震荡，表现形式是线缆发热、配电开关跳闸、系统过压保护等现象；

②、变频器与变频器之间产生并联谐振，表现形式是系统过压、变频器轻则保护跳机，严重时会出现变频器功率器件局部烧毁等现象；

③、大量变频器运行在容性状态下，变频器与变压器（感性）之间产生串联谐振，表现形式是变压器与馈线柜之间产生大电流、系统母排严重发热、变压器进线主开关频繁跳闸、用电设备大面积损坏等现象。

变频器谐波怎么治理呢？

基于以上因素，变频器较多的现场谐波治理措施刻不容缓，但是也要系统性的规划治理方案，目前变频器主要的治理措施有以下几点：

1、标配变频器输入电抗器（增加变频器供电电源内阻，保证变频器支路为感性状态）；

2、标配无源谐波滤波器（具有串联电抗器的作用，同时可以滤除部分谐波电流）；

3、采用多相脉冲整流（需要专用变压器，对变频器运行联动要求较高）；

4、增加有源电力滤波器（应用较为广泛，但要与 1、2 配合使用）。

针对以上治理措施以及我司大量的现场运行经验，如果选择有源滤波器是没法避免谐波放大②/③造成的现场故障现象，一旦故障发生包括有源滤波器之内的其他用电设备都有很大的损坏风险。所以建议选择 1+4 或 2+4 的治理措施是目前很常见，稳定运行效果较为明显，同时建议 1、2 的选择方面选用变频器原厂标配进线电抗器或者谐波滤波器，因为变频器自身功率器件拓扑各个厂家不统一，对电抗器的设计参数有很大影响。

安科瑞电能质量治理产品

综上分析，我们可以清楚地了解变频器谐波产生的原因，以及绝大多数用电故障的根本原因，在治理措施上可采用无源滤波器、有源滤波器、增加馈线回路阻抗、切断谐波传输路径以及呼吁变频器等非线性设备开发厂家生产绿色无谐产品，才能将变频器产生的谐波控制在很小范围内，达到科学用电、绿色用电、减少谐波污染、提高配电质量的目的。

审核编辑 黄宇