有關(guān)變壓器電源污染的研究

標(biāo)簽：電源污染

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)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(dá)國(guó)家技術(shù)的合作以及自主開(kāi)發(fā)研究有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。國(guó)內(nèi)一些科技含量較高的企業(yè)、外商獨(dú)資企業(yè)紛紛采用新的電器控制方式，使得我國(guó)從上世紀(jì)五、六十年代開(kāi)始逐漸擴(kuò)大的供電系統(tǒng)，逐步露出了不足之處。

縱觀我國(guó)的供電方式，雖然隨著技術(shù)的發(fā)展，有了一些進(jìn)步，但是忽略了電源污染問(wèn)題。在比較發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家，如日本、美國(guó)，他們大量采用新的技術(shù)，較早地重視了這個(gè)問(wèn)題，一些企業(yè)也看中了潛在的商機(jī)，紛紛到我國(guó)設(shè)立辦事機(jī)構(gòu)。如著名的美國(guó)英福特公司，在我國(guó)的絕大多數(shù)省建立了網(wǎng)點(diǎn)，業(yè)績(jī)得到了發(fā)展。

目前，我國(guó)除了自己開(kāi)發(fā)和仿造的新設(shè)備外，還大量引進(jìn)了發(fā)達(dá)國(guó)家的新設(shè)備，像德國(guó)的西門(mén)子公司、日本的歐姆龍公司等。這些設(shè)備的共同特點(diǎn)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(fù)載驅(qū)動(dòng)，這些設(shè)備的運(yùn)用，嚴(yán)重地干擾電網(wǎng)，給變電設(shè)備造成了嚴(yán)重的威脅。

針對(duì)以上存在的問(wèn)題，結(jié)合我公司的具體情況，本文試圖從一個(gè)側(cè)面論述我公司從發(fā)生、發(fā)現(xiàn)、直至解決的過(guò)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(jì)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(jìn)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(huì)所的感應(yīng)爐，還有大量的變頻設(shè)備以驅(qū)動(dòng)和調(diào)節(jié)各類(lèi)負(fù)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(dá)到500KHZ。經(jīng)過(guò)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(chǎng)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(kāi)始運(yùn)作的時(shí)候發(fā)現(xiàn)新安裝的800KVA變壓器存在著噪聲大和發(fā)熱嚴(yán)重的狀況。當(dāng)時(shí)我們請(qǐng)了變壓器生產(chǎn)廠的工程技術(shù)人員來(lái)察看，研究解決的辦法。在公司領(lǐng)導(dǎo)的支持下，應(yīng)用戶的要求，生產(chǎn)廠同意換一臺(tái)變壓器，以排除變壓器的質(zhì)量問(wèn)題。由于沒(méi)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(wèn)題。本人經(jīng)過(guò)細(xì)致的研究和分析，認(rèn)為是我公司特定的負(fù)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(qǐng)市電業(yè)局的有關(guān)職能部門(mén)來(lái)測(cè)試。經(jīng)過(guò)二個(gè)單位的測(cè)試，證明我公司的電源確實(shí)存在著嚴(yán)重的污染。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的諧波含量應(yīng)該在1-5%之間，而我們實(shí)測(cè)是最大值20%(現(xiàn)有二份檢測(cè)報(bào)告)。

由于當(dāng)時(shí)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(tái)大功率的風(fēng)機(jī)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(dá)到83℃。為了從根本上解決諧波問(wèn)題，本人查閱了大量資料，結(jié)合自己幾十年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)。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(duì)變壓器有特殊的要求;我公司的包頭強(qiáng)磁公司，曾經(jīng)因?yàn)殡娫吹奈廴締?wèn)題，將配電房的補(bǔ)償電容炸壞，險(xiǎn)些造成人身事故;國(guó)外有專(zhuān)門(mén)治理電源污染的機(jī)構(gòu)。

針對(duì)已經(jīng)查出來(lái)的問(wèn)題，我們邀請(qǐng)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(gè)負(fù)載上安裝濾波器的?？偟膬r(jià)格需十幾萬(wàn)元(我們包頭公司的一套設(shè)備請(qǐng)北京的一家科研機(jī)構(gòu)安裝，費(fèi)用要十二萬(wàn)，而且還是手動(dòng)切換的)，總部的有關(guān)部門(mén)認(rèn)為，只要能夠解決問(wèn)題，化一些錢(qián)是可以的。但是，寧波的這幾家單位也沒(méi)有百分之百的把握。我們當(dāng)時(shí)的要求是，在額定負(fù)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(shí)看來(lái)，要解決以上問(wèn)題的前提是消除負(fù)載中的諧波含量。

本人分析認(rèn)為，公司設(shè)備的諧波是客觀存在的。采用堵的方法達(dá)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(fù)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(guò)來(lái)，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(jìn)行技術(shù)交流(王總是中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)、中國(guó)電工學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員，《變壓器》雜志名譽(yù)編委)。我們達(dá)成了一致的看法，接受了我的建議，換一臺(tái)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(kāi)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(yùn)行以來(lái)，負(fù)荷也達(dá)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(mén)的支持。它的重要意義在于少化錢(qián)，甚至不化錢(qián)辦成了大事(那臺(tái)換下來(lái)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(guò)實(shí)踐，掌握了客觀事物的本質(zhì)，為我市、乃至我國(guó)新的科技領(lǐng)域出現(xiàn)的問(wèn)題提出了一個(gè)新的解決方案。