变压器电源污染及其解决方案

我国的供电方式，虽然随着技术的发展，有了一些进步，但是忽略了电源污染问题。在比较发达的工业国家，如日本、美国，他们大量采用新的技术，较早地重视了这个问题，一些企业也看中了潜在的商机，纷纷到我国设立办事机构。如著名的美国英福特公司，在我国的绝大多数省建立了网点，业绩得到了发展。 目前，我国除了自己开发和仿造的新设备外，还大量引进了发达国家的新设备，像德国的西门子公司、日本的欧姆龙公司等。这些设备的共同特点是讲究节约能源，提高效率。所以普遍采用高周波的变频技术、采用PID触发的线性负载驱动，这些设备的运用，严重地干扰电网，给变电设备造成了严重的威胁。 针对以上存在的问题，结合我公司的具体情况，本文试图从一个侧面论述我公司从发生、发现、直至解决的过程，希望给有关单位提供一些借鉴并作为参考。 我公司从上世纪九十年代以中日合资的方式建立。所用的生产设备主要从日本进口，其中有用欧姆龙公司电器的热处理线，有京东高周波制作会所的感应炉，还有大量的变频设备以驱动和调节各类负载。所有这些都在工作中产生大量的谐波，其中感应炉的工作频率达到500KHZ。经过八年的发展，我公司的设备不断增加，生产能力及总产值逐年提升。搬入科技园区以前，公司用315KVA的变压器，能基本应付生产。但场地和能源已不能适应生产发展的需要，于2002年搬到科技园区。开始运作的时候发现新安装的800KVA变压器存在着噪声大和发热严重的状况。当时我们请了变压器生产厂的工程技术人员来察看，研究解决的办法。在公司领导的支持下，应用户的要求，生产厂同意换一台变压器，以排除变压器的质量问题。由于没有从根本上找出存在的结症，换了变压器以后还是存在同样的问题。笔者经过细致的研究和分析，认为是我公司特定的负载有存在反馈和干扰的可能，公司的汪总经理十分支持，同意请市电业局的有关职能部门来测试。经过二个单位的测试，证明我公司的电源确实存在着严重的污染。国家标准的谐波含量应该在1-5%之间，而我们实测是最大值20%（现有二份检测报告）。 由于当时正值夏季高温，我公司又即将增加新的一套大功率的加热炉。为应付生产，我们用一台大功率的风机吹着散热，工作容量不到变压器的二分之一，变压器的油温已达到83℃。为了从根本上解决谐波问题，笔者查阅了大量资料，结合自己几十年来的工作经验。从各方面了解有关情况：从变压器厂家了解到，目前新增的外商企业，他们对变压器有特殊的要求；我公司的包头强磁公司，曾经因为电源的污染问题，将配电房的补偿电容炸坏，险些造成人身事故；国外有专门治理电源污染的机构。 针对已经查出来的问题，我们邀请有关单位给予整治。各方提出的方案较多，有建议增大油箱容积的；有采用增加电抗器、电容器以抵消谐波的；有在每个负载上安装滤波器的。总的价格需十几万元（我们包头公司的一套设备请北京的一家科研机构安装，费用要十二万，而且还是手动切换的），总部的有关部门认为，只要能够解决问题，化一些钱是可以的。但是，宁波的这几家单位也没有百分之百的把握。我们当时的要求是，在额定负载下，油箱的温度不要太高，保证变压器的工作安全。从现实看来，要解决以上问题的前提是消除负载中的谐波含量。 笔者分析认为，公司设备的谐波是客观存在的。采用堵的方法达不到目的，还是采用疏的办法。分析目前使用的变压器内部结构，三相的接法呈封闭型，负载的谐波（特别是偶次波）始终在内部循环，放射的电磁波碰到变压器的外部屏蔽层又反射过来，由此引起噪声，引起发热。找到了原因以后，笔者亲自走访了天元变压器厂，与王总工程师进行技术交流（王总是中国电机工程学会、中国电工学会高级会员，《变压器》杂志名誉编委）。我们达成了一致的看法，接受了我的建议，换一台另外结构的变压器。新的变压器内部结构采用封闭和开环相结合的绕制方法。从理论上分析，可以相互抵消大部分奇次谐波。该变压器自八月二十五日投入运行以来，负荷也达到90%以上，一直工作正常，整体只有轻微的温度〈50℃〉。 这次电源领域的难题的解决，始终得到了我公司总经理的大力支持，得到了总部有关部门的支持。它的重要意义在于少化钱，甚至不化钱办成了大事（那台换下来的变压器还可以用）。不但为公司节约了一大笔资金；而且通过实践，掌握了客观事物的本质，为我市、乃至我国新的科技领域出现的问题提出了一个新的解决方案。