中频炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频的电源装置,配上感应圈及补偿电容器,应用电磁感应原理的加热设备。广泛应用于有色金属和黑色金属的熔炼、加热,是新一代的金属加热设备。但中频炉在工作过程中要产生大量谐波,会对电力系统无功补偿造成影响,是一个必须解决的问题。
1、高次谐波
供电电压的波形,会由于某些原因而偏离正弦波形,即产生谐波。我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率整数倍的正弦波分量,又称为高次谐波。在供电系统中,产生谐波的根本原因是由于非线性负荷供电的结果。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波,导致供电系统的电压、电流波形畸变,使电力质量变坏。
2、谐波的危害
谐波的危害,主要表现为引起电气没备(电机、变压器和电容器等)附加损耗和发热;使同步发电机的额定输出功率降低,转矩降低,变压器温度升高,效率降低,绝缘加速老化,缩短使用寿命,甚至损坏;降低继电保护、控制、以及检测装置的工作精度和可靠性等。谐波注入电网后会使无功功率加大,功率因数降低,甚至有可能引发并联或串联谐振,损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作。
3、常用的谐波治理措施
现在谐波治理方式,主要有LC滤波器、APF有源电力滤波器和混合型滤波补偿三种方式:
①LC滤波器
LC滤波器对主要谐波采取分流或滤波,利用串联的L、C谐振原理,将滤波器的谐振次数设定为与需要滤除的谐波次数一样,使该次谐波大部分流入滤波器,从而起到滤除该次谐波的目的。这种滤波器成本相对较低,但是由于中频炉的功率因数较高,电容组数多时会出现无功倒送问题。
②有源电力滤波器
有源电力滤波器是谐波抑制比较新的方法,它的基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流,由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流,从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿,且补偿特性不受阻抗的影响。但该滤波器成本高昂,投资回报长,大多数中频炉企业较难承受。
③混合型滤波补偿
混合型滤波补偿是指利用有源滤波器与多组LC滤波器并联使用。绝大多数由谐波源产生的谐波由LC滤波器滤除,有源电力滤波器可说是起拾遗补缺的作用,它只需补偿LC滤波器未能补偿的谐波,因而容量不需很大。
由于LC无源滤波器的结构和原理相对简单,成本较低,运行可靠,是目前应用常用的谐波抑制方法。