当使用变频器时，谐波引起的谐振是否会导致变压器跳闸？
发布时间：
2021-09-15
变频器的谐波引起了谐振问题，导致了变压器的跳闸，使得企业老板遭受了巨大的损失。变频器作为一种节能且控制方便的设备，在工业企业中的应用越来越广泛。然而，变频器的使用也可能带来一些问题，特别是谐波的产生，需要我们提前采取预防措施。
举个例子，佛山市一家复合板材企业主要加工用于家具的复合板材。该企业使用了一台2500kVA的变压器，最初有两条生产线，但产能不足。因此，企业老板再新增了一条生产线。然而，在调试了一个星期后，变压器跳闸了7次，导致了巨大的损失。为了应对市场需求，急需增加生产能力。误以为是变压器容量不足导致跳闸，加急扩建配电室并增容变压器，所需时间大约为2个月，预计成本为100万。
我们到达现场配电室后，发现墙角堆积着大约四五十台损坏的电容器和熔断器。此外，其无功补偿柜是采用纯电容方式。单条生产线的功率约为600kVA，三条生产线加上其他辅助用电的总功率约为2000kVA。我们初步判断，变压器的容量应该是足够的，跳闸并非由过载引起。在生产现场，大量使用了变频器，导致谐波含量较高。
我们初步判断是由于谐振引起的谐波电流放大，导致了变压器的跳闸。
现场有3个补偿柜，共30个支路。当两条生产线运行时，需要投入15个支路进行无功补偿，功率因数为0.92。当三条生产线同时工作时，预计需要总共投入22~25个支路的电容器。在与客户协商后，我们进行了一次实验。通过手动控制电容器的投切，当电容器未投入时，基波电流为2350A，5次谐波电流约为480A，7次谐波电流约为220A。投入15个支路的补偿后，7次谐波电流降至290A。当投入17个支路时，7次谐波电流为350A。而当投入第19个支路时，7次谐波电流达到580A，并在投入20个支路时保持在540A（5次谐波基本不变），但7次谐波电流升至730A。
根据实验结果，我们迅速撤出了电容器。我们告知客户，最好不要超过12个支路的电容器，以避免严重的谐振问题。当天，三条生产线顺利开启，尽管功率因数略低，只有0.84。但在接下来的几天里，他们可以先进行生产，然后立即进行无功补偿改造。
一位电工师傅告诉我们，在去年的生产过程中，经常出现烧电容器或熔断器的现象。为了避免频繁更换，他们将之前使用的450V 30kvar电容器全部更换为690V 60kvar的电容器，并将熔断器从之前的63A更换为100A。然而，虽然电容器和熔断器暂时不再烧毁，却带来了更大的问题。老板花费了100万新增了1000kVA的变压器，但实际上并不是必需的。
解决方法相对简单，只需将纯电容的无功补偿增加7%的电抗器，预计成本约为十几万，就可以避免谐振问题。
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