有關(guān)變壓器電源污染的研究

標簽：電源污染

進入21世紀以來，我國各方面的發(fā)展步伐加快，尤其是工業(yè)技術(shù)的不斷提升，與發(fā)達國家技術(shù)的合作以及自主開發(fā)研究有了長足的進步。國內(nèi)一些科技含量較高的企業(yè)、外商獨資企業(yè)紛紛采用新的電器控制方式，使得我國從上世紀五、六十年代開始逐漸擴大的供電系統(tǒng)，逐步露出了不足之處。

縱觀我國的供電方式，雖然隨著技術(shù)的發(fā)展，有了一些進步，但是忽略了電源污染問題。在比較發(fā)達的工業(yè)國家，如日本、美國，他們大量采用新的技術(shù)，較早地重視了這個問題，一些企業(yè)也看中了潛在的商機，紛紛到我國設(shè)立辦事機構(gòu)。如著名的美國英福特公司，在我國的絕大多數(shù)省建立了網(wǎng)點，業(yè)績得到了發(fā)展。

目前，我國除了自己開發(fā)和仿造的新設(shè)備外，還大量引進了發(fā)達國家的新設(shè)備，像德國的西門子公司、日本的歐姆龍公司等。這些設(shè)備的共同特點是講究節(jié)約能源，提高效率。所以普遍采用高周波的變頻技術(shù)、采用PID觸發(fā)的線性負載驅(qū)動，這些設(shè)備的運用，嚴重地干擾電網(wǎng)，給變電設(shè)備造成了嚴重的威脅。

針對以上存在的問題，結(jié)合我公司的具體情況，本文試圖從一個側(cè)面論述我公司從發(fā)生、發(fā)現(xiàn)、直至解決的過程，希望給有關(guān)單位提供一些借鑒并作為參考。

我公司從上世紀九十年代以中日合資的方式建立。所用的生產(chǎn)設(shè)備主要從日本進口，其中有用歐姆龍公司電器的熱處理線，有京東高周波制作會所的感應(yīng)爐，還有大量的變頻設(shè)備以驅(qū)動和調(diào)節(jié)各類負載。所有這些都在工作中產(chǎn)生大量的諧波，其中感應(yīng)爐的工作頻率達到500KHZ。經(jīng)過八年的發(fā)展，我公司的設(shè)備不斷增加，生產(chǎn)能力及總產(chǎn)值逐年提升。搬入科技園區(qū)以前，公司用315KVA的變壓器，能基本應(yīng)付生產(chǎn)。但場地和能源已不能適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，于2002年搬到科技園區(qū)。開始運作的時候發(fā)現(xiàn)新安裝的800KVA變壓器存在著噪聲大和發(fā)熱嚴重的狀況。當時我們請了變壓器生產(chǎn)廠的工程技術(shù)人員來察看，研究解決的辦法。在公司領(lǐng)導的支持下，應(yīng)用戶的要求，生產(chǎn)廠同意換一臺變壓器，以排除變壓器的質(zhì)量問題。由于沒有從根本上找出存在的結(jié)癥，換了變壓器以后還是存在同樣的問題。本人經(jīng)過細致的研究和分析，認為是我公司特定的負載有存在反饋和干擾的可能，公司的汪總經(jīng)理十分支持，同意請市電業(yè)局的有關(guān)職能部門來測試。經(jīng)過二個單位的測試，證明我公司的電源確實存在著嚴重的污染。國家標準的諧波含量應(yīng)該在1-5%之間，而我們實測是最大值20%(現(xiàn)有二份檢測報告)。

由于當時正值夏季高溫，我公司又即將增加新的一套大功率的加熱爐。為應(yīng)付生產(chǎn)，我們用一臺大功率的風機吹著散熱，工作容量不到變壓器的二分之一，變壓器的油溫已達到83℃。為了從根本上解決諧波問題，本人查閱了大量資料，結(jié)合自己幾十年來的工作經(jīng)驗。從各方面了解有關(guān)情況：從變壓器廠家了解到，目前新增的外商企業(yè)，他們對變壓器有特殊的要求;我公司的包頭強磁公司，曾經(jīng)因為電源的污染問題，將配電房的補償電容炸壞，險些造成人身事故;國外有專門治理電源污染的機構(gòu)。

針對已經(jīng)查出來的問題，我們邀請有關(guān)單位給予整治。各方提出的方案較多，有建議增大油箱容積的;有采用增加電抗器、電容器以抵消諧波的;有在每個負載上安裝濾波器的。總的價格需十幾萬元(我們包頭公司的一套設(shè)備請北京的一家科研機構(gòu)安裝，費用要十二萬，而且還是手動切換的)，總部的有關(guān)部門認為，只要能夠解決問題，化一些錢是可以的。但是，寧波的這幾家單位也沒有百分之百的把握。我們當時的要求是，在額定負載下，油箱的溫度不要太高，保證變壓器的工作安全。從現(xiàn)實看來，要解決以上問題的前提是消除負載中的諧波含量。

本人分析認為，公司設(shè)備的諧波是客觀存在的。采用堵的方法達不到目的，還是采用疏的辦法。分析目前使用的變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，三相的接法呈封閉型，負載的諧波(特別是偶次波)始終在內(nèi)部循環(huán)，放射的電磁波碰到變壓器的外部屏蔽層又反射過來，由此引起噪聲，引起發(fā)熱。找到了原因以后，本人親自走訪了天元變壓器廠，與王總工程師進行技術(shù)交流(王總是中國電機工程學會、中國電工學會高級會員，《變壓器》雜志名譽編委)。我們達成了一致的看法，接受了我的建議，換一臺另外結(jié)構(gòu)的變壓器。新的變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用封閉和開環(huán)相結(jié)合的繞制方法。從理論上分析，可以相互抵消大部分奇次諧波。該變壓器自八月二十五日投入運行以來，負荷也達到90%以上，一直工作正常，整體只有輕微的溫度(〈50℃〉。

這次電源領(lǐng)域的難題的解決，始終得到了我公司總經(jīng)理的大力支持，得到了總部有關(guān)部門的支持。它的重要意義在于少化錢，甚至不化錢辦成了大事(那臺換下來的變壓器還可以用)。不但為公司節(jié)約了一大筆資金;而且通過實踐，掌握了客觀事物的本質(zhì)，為我市、乃至我國新的科技領(lǐng)域出現(xiàn)的問題提出了一個新的解決方案。