【壓縮機(jī)網(wǎng)】隨著工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ诠?jié)能減碳增效的關(guān)注和需求不斷提升，大量的變頻設(shè)備進(jìn)入工廠，尤其是一些通用的變頻設(shè)備得到了廣泛的使用，例如：變頻空壓機(jī)、變頻水泵、變頻風(fēng)機(jī)等。今天我們將通過(guò)一些案例來(lái)淺談一下電能質(zhì)量對(duì)變頻空壓機(jī)的影響，以及空壓機(jī)變頻器產(chǎn)生的諧波狀況。

　　在談電能質(zhì)量前，我們先明確一個(gè)變頻設(shè)備和工廠用電質(zhì)量的關(guān)系：首先，電能的電壓諧波來(lái)自工廠的供電電網(wǎng)（也就是供電單位提供的）。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14549-93，電壓的諧波率是受到監(jiān)管的，供電電壓諧波對(duì)設(shè)備可靠性和用電系統(tǒng)能耗都會(huì)產(chǎn)生影響。

　　而設(shè)備電流諧波更多的是來(lái)自設(shè)備本身，不同的設(shè)備產(chǎn)生的電流總諧波不同，電流分項(xiàng)諧波也不同。這些電流諧波反過(guò)來(lái)會(huì)影響整個(gè)工廠的電源質(zhì)量，如果不及時(shí)適當(dāng)處理，就會(huì)帶來(lái)其他用電設(shè)備的可靠性風(fēng)險(xiǎn)和電能浪費(fèi)。

　　接下來(lái)，我們將通過(guò)幾個(gè)具體案例來(lái)做進(jìn)一步的說(shuō)明和分析：

　　一、案例一

　　某品牌110kW變頻螺桿空壓機(jī)在運(yùn)行中多次出現(xiàn)設(shè)備過(guò)載跳機(jī)的故障，為了分析故障原因，我們使用了電能質(zhì)量在線分析儀，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)采集電網(wǎng)供電質(zhì)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行電能質(zhì)量與諧波的監(jiān)測(cè)和分析。

1. 設(shè)備電壓諧波THD分析：根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14549-93，測(cè)試期間，該變頻空壓機(jī)的供電電壓諧波率基本符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

   

   
   

　　2.設(shè)備總電流諧波THD分析：測(cè)試期間，該變頻空壓機(jī)產(chǎn)生的電流總諧波率遠(yuǎn)大于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于電網(wǎng)的諧波THD會(huì)產(chǎn)生一定影響。設(shè)備的功率越大，電流諧波THD對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量的影響就越大。

　　我們進(jìn)一步分析了該變頻空壓機(jī)的電流THD分項(xiàng)諧波，檢查電流總諧波THD主要來(lái)自哪一種分項(xiàng)諧波。從數(shù)據(jù)上看，較高的電流諧波THD主要來(lái)自分項(xiàng)的5次、7次、9次諧波，尤其是5次諧波最大；進(jìn)一步確認(rèn)了電流諧波THD的產(chǎn)生主要來(lái)自該設(shè)備的變頻器。對(duì)于這臺(tái)變頻空壓機(jī)而言，變頻器產(chǎn)生的電流諧波的治理還有待改進(jìn)，以避免對(duì)電網(wǎng)電源質(zhì)量的負(fù)面影響。

　　二、案例二

　　某東南亞國(guó)家案例；一工廠2臺(tái)75kW變頻螺桿空壓機(jī)陸續(xù)發(fā)生變頻器燒毀的重大故障，通過(guò)大代價(jià)維修復(fù)產(chǎn)后，需要明確故障原因，以避免同樣的問(wèn)題再次發(fā)生。同樣使用了電能質(zhì)量在線分析儀，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)采集電網(wǎng)供電質(zhì)量，進(jìn)行電能質(zhì)量與諧波的監(jiān)測(cè)和分析，以確認(rèn)設(shè)備本身和工廠供電質(zhì)量是否存在問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)。

　　從數(shù)據(jù)采集和分析的結(jié)果來(lái)看，這家工廠供電電源的電壓諧波質(zhì)量比較差，電壓總諧波THD平均達(dá)到8.19%,峰值已經(jīng)超過(guò)了11%，而且還極其不穩(wěn)定，已經(jīng)足夠?qū)ψ冾l空壓機(jī)的可靠運(yùn)行和壽命造成影響；

　　該變頻空壓機(jī)的電流總諧波THD也遠(yuǎn)大于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，較高的電流諧波THD主要來(lái)自分項(xiàng)的5次諧波，電流諧波THD的產(chǎn)生主要來(lái)自該設(shè)備的變頻器。對(duì)于這臺(tái)變頻空壓機(jī)而言，變頻器產(chǎn)生的電流諧波的處理還有待改進(jìn)，以避免對(duì)電網(wǎng)電源質(zhì)量的負(fù)面影響。

　　我們還對(duì)這臺(tái)75kW變頻空壓機(jī)的變頻器進(jìn)線端和出線端進(jìn)行了測(cè)量，變頻器進(jìn)線端的測(cè)量等同于對(duì)于供電電源質(zhì)量的測(cè)量。而變頻器出線端的測(cè)量則可以認(rèn)為是對(duì)變頻電機(jī)的供電質(zhì)量的測(cè)量。

　　對(duì)于電壓總諧波THD，變頻器進(jìn)線端和出線端的差異不大，都超出了5%的標(biāo)準(zhǔn)。較高的電壓總諧波THD對(duì)變頻器和變頻電機(jī)都有影響。

　　對(duì)于電流總諧波THD，變頻器進(jìn)線端和出線端的結(jié)果就完全不一樣了。在變頻器出線端，變頻器產(chǎn)生的電流諧波THD高達(dá)40%以上，會(huì)影響全廠電網(wǎng)電源質(zhì)量。而對(duì)變頻器出線端，測(cè)量的電流諧波THD來(lái)自電機(jī)，只有1%不到，這也驗(yàn)證了正常工作的三相電機(jī)是不會(huì)產(chǎn)生電流諧波的。

　　三、電壓與電流諧波THD對(duì)工業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)的影響

　　諧波對(duì)電力系統(tǒng)的危害是多方面的。首先，諧波會(huì)增加電能損耗。由于諧波電流在電力系統(tǒng)的線路和設(shè)備中流動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致線路和設(shè)備的電阻損耗增加與發(fā)熱。

　　其次，諧波會(huì)影響電力設(shè)備的正常運(yùn)行。例如，諧波會(huì)使變壓器的鐵損和銅損增加，導(dǎo)致變壓器過(guò)熱，降低其使用壽命。

　　對(duì)于電機(jī)來(lái)說(shuō)，諧波電流會(huì)產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)的效率降低，同時(shí)還可能引起電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲增大。

　　此外，諧波還會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的測(cè)量與保護(hù)裝置產(chǎn)生干擾，可能導(dǎo)致電表計(jì)量偏差，以及保護(hù)裝置誤動(dòng)作，影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　四、初步結(jié)論與建議

　　關(guān)于電網(wǎng)的供電電源質(zhì)量，需要更多的關(guān)注電壓總諧波和電壓分項(xiàng)諧波THD的影響，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)了解電源質(zhì)量，并采取必要的專業(yè)治理手段來(lái)有效管理電壓諧波水平，降低用電設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)和減少供電系統(tǒng)的損耗。對(duì)于重要的用電系統(tǒng)和設(shè)備，利用電能質(zhì)量分析儀和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)有效的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)視和分析，來(lái)提升管理水平。

　　對(duì)于市場(chǎng)上越來(lái)越多的變頻空壓機(jī)，生產(chǎn)廠家也需要考慮對(duì)變頻器運(yùn)行中產(chǎn)生的電流諧波進(jìn)行更有效的治理（如改進(jìn)諧波濾波與提升濾波吸收），避免變頻器產(chǎn)生的電流諧波對(duì)用戶電網(wǎng)造成負(fù)面影響。