谐波为什么会损伤无功补偿装置

当负荷是变频器、中频炉、直流电机等谐波源时，常常出现无功补偿装置烧毁的情况。特别是，随着变频器在电机节电领域的广泛应用，谐波电流对无功补偿装置的影响日益突出。这已经成为企业进行节能技术改造中不可回避的问题。节能改造中大量使用变频器，而变频器产生严重的谐波电流。这些谐波电流对原来的无功补偿装置造成了不同程度的损坏，常见的现象包括：

(1)无功补偿装置不能投切：这一般发生在无功补偿控制器中包含谐波保护装置的场合，当检测到谐波电流过大时，装置进入保护状态，同时会显示谐波过大的提示信息;

(2)无功补偿装置中的保险丝烧断：这是流过补偿装置的电流过大导致的;

(3)无功补偿装置中的电容损坏(鼓肚)：这是流过补偿电容的电流过大，导致电容过热引起的。

谐波电流造成这些危害的根本原因是谐波电流在无功补偿装置与变压器构成的回路中发生了谐振。

电路谐振的原理与机械谐振的原理相同。机械谐振是指物体在外力的作用下以其固有的振荡频率振动，当外力作用的频率与物体的固有振荡频率相同时，物体的振幅变得越来越大，即使较小的外力也能够导致很大的振幅，这就是谐振现象。秋千的道理就是如此，只要游戏者按照秋千摆动的频率施加外力，秋千的摆动幅度就会越来越大。有些物体，当振动幅度过大时，就发生了损坏。图1所示的是一座桥梁在风力的作用下，产生谐振，然后发生坍塌的情况，这座桥梁投入使用仅仅几个月的时间。

在电力系统中，变压器与无功补偿电容构成了一个LC并联电路，如图2所示。这个电路有一个固有的振荡频率f0，当f0与谐波的频率相同时，就会产生谐振现象，在电容和变压器回路中产生很强的谐波电流，导致电容甚至变压器烧毁。

解决这个问题的方法有两个，一个是将无功补偿装置改为抗谐波类型的，具体方法是在补偿电容上串联电抗器，使LC串联支路的谐振频率低于可能出现的最低谐波频率。

另一个方法是在谐波源负载的电源线输入端安装一个谐波滤波器，减小向电网注入的谐波电流。实现这个目的的设备就是HTHF谐波滤波器。实际上，企业在进行节能改造时，只要对节电柜提出谐波电流的限制要求，就能够回避这种风险。对节电柜的谐波电流的限制要求可以采用GB17625标准。只要接入电网的设备全部满足GB17625标准，就能够彻底避免谐波电流带来的危害。