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某科技公司定購4臺2500kVA接線組別D，yn11的干式變壓器，2015年7月投運后，發(fā)現(xiàn)隨著負荷增加，變壓器溫升偏高，噪聲大。為了降溫，花費20多萬元在配電室配置了4臺大空調器。2016年8月，變壓器燒壞1臺，該公司被迫停工。變壓器生產(chǎn)廠及時更換了變壓器，但未找到事故原因。9月21日，又有1臺變壓器燒壞，變壓器生產(chǎn)廠連夜把變壓器更換。

 

故障發(fā)生時，變壓器外殼生產(chǎn)廠一方面安排盡快更換變壓器，另一方面安排電氣成套工程師勘察現(xiàn)場情況。故障發(fā)生4h后，工程師趕到現(xiàn)場。首先查看燒壞的變壓器，盡管已停電4h，變壓器低壓側銅排依然是熱的，低壓側三相銅排上的熱縮套管基本正常，中性線上的熱縮套管已經(jīng)開裂，有熔化跡象，并且明顯比其他三相溫度高。低壓配電室為42面MNS低壓抽出式開關柜，兩段布置，其中電容補償柜共2×6面，總補償容量為2×2200kvar。幾乎每個電容補償柜中電容器都有不同程度的損壞。查看一段低壓開關柜所負荷車間，有55kW變頻器機組30臺，4kW機組110臺，其他照明等設備約350臺。二段有55，75，300kW變頻器機組及小機組、照明負荷等。兩次事故均為一段負荷變壓器。查事故變壓器高壓側出線柜的微機保護，跳閘數(shù)值為10.3A，電流互感器變流比為250/5，故障跳閘電流為515A。而2500kVA變壓器高壓側額定電流為144.34A，故障電流是額定電流的3.57倍。

 

故障原因分析。該公司使用了大量的變頻器，一段總計2000kW以上，變頻器會產(chǎn)生大量諧波。在三相平衡的系統(tǒng)中，偶次諧波因對稱關系被消除，不會影響電氣設備使用，而3次、5次、7次等奇次諧波則會對變壓器、電容器、電纜、電動機等產(chǎn)生損害。諧波對變壓器的主要影響為：產(chǎn)生大量附加損耗，變壓器銅損、鐵損增加，因而引起繞組過熱，變壓器溫升高，加速絕緣介質老化，使變壓器容量裕度減小；造成變壓器鐵芯磁通飽和，引起鐵芯歪斜，因繞組與線間電容之間的共振，而產(chǎn)生更大的噪聲。由于三倍頻諧波（3，9，15）在三相系統(tǒng)中相位相同，幅值在中性線上直接疊加，使中性線上3次諧波電流為3倍相線電流，中性線電流過大造成變壓器過熱、燒毀。此外，諧波會引起局部電網(wǎng)諧振，可瞬間將諧波電流放大幾倍、幾十倍，從而造成電容器燒毀、損壞。從現(xiàn)場使用有大量變頻器現(xiàn)象可證明：兩次變壓器事故均為變頻器諧波造成。

 

該科技公司并不接受這個結論。于是，變壓器生產(chǎn)廠于2016年12月8日委托第三方機構進行諧波含量檢測。檢測發(fā)現(xiàn)：在基波電流330A左右時，三相電壓總諧波含量為18.11%─19.75%；三相電流總諧波占比較高，7次諧波含量為30.1%─37.1%，當負荷稍大時，總諧波瞬間超70%。國家標準規(guī)定：正常負荷中諧波電流不得超過5%。正常情況下，負荷低于變壓器容量的50%時，可不連續(xù)地通過15%─20%的諧波電流，不會引起變壓器異常發(fā)熱，可長期運行。

 

第三方檢測結論：在輕載負荷下諧波含量已遠超國家標準。建議改造無功補償裝置及加裝電力濾波設備，從根本上解決電能質量問題。該科技公司對第三方檢測結論無異議，請變壓器生產(chǎn)廠拿出治理方案。

 

（1）站在變壓器生產(chǎn)廠角度，建議用戶在現(xiàn)有干式變壓器低壓出線側增加隔離變壓器，以有效隔離和阻斷諧波的傳導，防止諧波對變壓器及電網(wǎng)的沖擊。現(xiàn)在，供電企業(yè)在知曉用戶有諧波負荷時，一般會要求用戶配置同容量隔離變壓器，確保用戶用電系統(tǒng)中的諧波不會污染電網(wǎng)，但用戶用電設備仍在諧波污染的用電系統(tǒng)中運行。用戶還可以采用高阻抗整流變壓器，因其采用D，y11或D，yn11接線，可有效抑制3的倍數(shù)次的高次諧波，使變壓器在大量諧波污染的使用環(huán)境中，使用壽命不至于過短。

 

（2）對用戶整個用電系統(tǒng)來說，可在變頻器進、出線側串入電抗器來抑制較低的諧波電流，降低諧波污染，也可以在變頻器的進線側及出線側加裝濾波器，濾去大部分高次諧波。目前常用的是無源濾波器（LC濾波器），濾波效果一般，投資也不高。還有一種較先進的有源電力濾波器，可以串聯(lián)或者并聯(lián)于主電路中，實時檢測線路中的諧波電流，并產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等、方向相反的補償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波分量。這種濾波器濾波效果好，但是投資大。對用戶來說，大量使用變頻器，能夠帶來顯著的節(jié)能效果。但是，為抑制諧波危害，需要增加隔離變壓器、電抗器、濾波器，采用特種變壓器等措施，加大了先期投入，如果治理效果不好，諧波還是會造成電氣設備壽命大大降低，首當其沖的便是正常使用壽命10年的電容器和變壓器，1—3年就會損壞，其他如電纜、斷路器、儀器儀表等使用壽命也都會顯著降低。因此，用戶在先期投資時，一定要做投入產(chǎn)出可行性項目研究，考慮節(jié)能、環(huán)保和整體效益。