相交流異步電動(dòng)機具有一系列優(yōu)點(diǎn)，作為動(dòng)力設備在各行業(yè)中獲得極廣泛的應用，它在運行中依靠磁場(chǎng)傳遞進(jìn)行能量轉換來(lái)工作，不僅消耗有功功率，也需要無(wú)功工率。屬感性負荷，因此功率因數較低，約為0.76～0.89，一般需要并聯(lián)電容器進(jìn)行補償，以提高功率因數，同時(shí)也提高了端電壓，有利于電動(dòng)機的起動(dòng)。

電動(dòng)機進(jìn)行無(wú)功補償具有增容、節能、提高出力等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟效益顯著(zhù)，目前已得到推廣應用，但在推廣中，對某些可能存在的問(wèn)題（例如諧波的危害等）并沒(méi)給予足夠的重視與研究，上海坤友電氣有限公司通過(guò)下面實(shí)例說(shuō)明，電動(dòng)機進(jìn)行無(wú)功補償時(shí)，若條件合適，同樣存在因諧波放大而造成的危害，應引起我們的注意。

1.概況

某抽水站，安裝運行3臺180KW電動(dòng)機，由于該站地處電網(wǎng)末端，電壓較低，電機經(jīng)常起動(dòng)困難，為了提高功率因數和電壓，用KYLBC自愈式并聯(lián)電容器（電容器回路中未串聯(lián)電抗器）進(jìn)行無(wú)功補償，但是當電容器接入電網(wǎng)運行后，時(shí)間不長(cháng)，就出現電容器損壞現象，隨著(zhù)運行時(shí)間增加，損壞的電容器越來(lái)越多，當時(shí)，懷疑電容器質(zhì)量不佳，就更換了電容器，但更后，仍出現同樣問(wèn)題，有關(guān)方面才懷疑是否存在其他原因，向我們提出咨詢(xún)。

上海坤友電氣有限公司根據情況進(jìn)行分析后認為，雖然該站地處農村，附近沒(méi)有任何諧波源存在，電動(dòng)機本身一般不作為諧波負荷處理，也沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)電動(dòng)機進(jìn)行無(wú)功補償后發(fā)生諧波危害的報導，但還是不應排除存在諧波危害的可能，應先進(jìn)行諧波測試與分析。

2.電動(dòng)機是產(chǎn)生高次諧波電流的諧波源

為了了解系統諧波情況，在低壓母線(xiàn)上僅有3臺電動(dòng)機的運行工況時(shí)，進(jìn)行了諧波測試與分析。

從數據可以看到，諧波電流以3次及17次為主，根據測試數據，進(jìn)行諧波功率計算后可知，3次諧波功率與基波功率方向相反，而17次諧波功率與基波功率方向相反，由此可判斷3次諧波電流系由電源的3次諧波電壓所產(chǎn)生，而17次諧波電流則由電動(dòng)機所產(chǎn)生。對其他各次諧波進(jìn)行計算，即可知16次等部分諧波電流亦由電動(dòng)機所產(chǎn)生，因此電動(dòng)機是產(chǎn)生高次諧波電流的諧波源，17次及其他各次諧波注入電網(wǎng)，使電網(wǎng)電壓波形畸變，其中17次諧波電壓高達4.727％，超過(guò)了GB／T14549－1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》中不大于4％的限值，同時(shí)也導致電壓總諧波率達到5.563％，也超過(guò)了不大于5％的規定。

3.無(wú)功補償裝置投入后產(chǎn)生了諧波放大現象

在低壓母線(xiàn)運行著(zhù)3臺電動(dòng)機的工況下投入無(wú)功補償裝置，對電容器回路進(jìn)行諧波測試，發(fā)現由于諧波放大，通過(guò)電容器的高次諧波電流很大。

所列數據不難看出，無(wú)功補償裝置投運后，發(fā)生了嚴重的諧波放大現象，其中16次與17次諧波電流已分別達到基波電流的129.2％與237.1％，而自愈式并聯(lián)電容器國標中規定，包括諧波電流在內的允許過(guò)電流為1.3倍額定電流，因此，這時(shí)的諧波電流值是相當大的。

同時(shí)，電網(wǎng)的電壓波形畸變加劇，低壓母線(xiàn)電壓的16與17次諧波電壓含有率，分別由電容器投入前的1.886％與4.727％，增大到6.998％與11.34％，母線(xiàn)電壓總畸變率亦由5.563％增大到14.71％，大大超過(guò)諧波國標的有關(guān)限制值，諧波電壓的增大，說(shuō)明注入電網(wǎng)的諧波電流也相應增大。

諧波電壓的增大，將直接影響連接于該母線(xiàn)的各種電氣設備的安全運行，資料表明，電動(dòng)機在較高的諧波電壓作用下，將發(fā)熱燒壞，壽命縮短。

4.電容器早期損壞的原因

4.1畸變的電壓波形使電容器局部放電性能下降

由于諧波的存在，電壓波形發(fā)生畸變，使電壓峰值增高，呈鋸齒狀尖頂波。圖1所示為實(shí)側的電壓波形。

一些試驗表明，尖頂波電壓易在介質(zhì)中誘發(fā)局部放電，而且因電壓變化速率快，引起的局部放電強度也較大，這將對電容器絕緣介質(zhì)的老化起加速作用。

電容器的局部放電性能一般可用起始放電場(chǎng)強與局放熄滅場(chǎng)強兩個(gè)參數來(lái)表征，若局放熄滅場(chǎng)強低于工作場(chǎng)強那么由于操作過(guò)電壓所誘發(fā)的局部放電就可能在工作場(chǎng)強下不能熄滅，而形成長(cháng)時(shí)間的局部放電。

試驗表明，當電源電壓含有諧波時(shí)，電容器的局部放電起始電壓和熄滅電壓均相應下降，而且當諧波含量較大，諧波次數越高，下降幅值越大。

雖然自愈式并聯(lián)電容器國標中對局部放電性能未作明確要求，但是局部放電對絕緣介質(zhì)的影響是客觀(guān)存在的，長(cháng)時(shí)間的局部放電，必然加速絕緣介質(zhì)的老化，使其自愈性能惡化，*終導致電容器損壞。

4.2嚴重的諧波過(guò)電流使電容器損耗功率增加，導致電容器異常發(fā)熱

在電容器的標準中，允許通過(guò)電容器的穩態(tài)過(guò)電流，應不超過(guò)電容器在額定頻率，額定正弦電壓下產(chǎn)生的電流的1.3倍，這個(gè)穩態(tài)過(guò)電流是由諧波和過(guò)電壓共同作用的結果。

電壓沒(méi)有超過(guò)額定電壓，故過(guò)電流僅是諧波作用下的結果，現根據實(shí)際參數計算其過(guò)流情況，根據測試時(shí)基波電壓為181.5V（相電壓）諧波電流為基波電流的304.6％，電容器額定電壓400V，三相三角接法，由此可計算得其穩態(tài)過(guò)電流對額定電流過(guò)電流對電容器的影響主要是熱效應，而熱效應決定于損耗功率的大小，損耗功率與通過(guò)的電流平方成正比。

根據電容器允許過(guò)電流條件，可計算得實(shí)際損耗增加倍率S：即電容器的實(shí)際損耗功率為允許值的3.76倍，因此，在如此大的損耗功率下，電容器將異常發(fā)熱，必然使其絕緣迅速老化而早期損壞。

5.小結

5.1電動(dòng)機會(huì )產(chǎn)生高次諧波，用電容器進(jìn)行無(wú)功補償時(shí)，有可能會(huì )產(chǎn)生諧波放大現象，對此應引起我們的注意；

5.2電動(dòng)機進(jìn)行無(wú)功補償時(shí)，應進(jìn)行諧波測試與分析，以便采取相應的技術(shù)指施，防止諧波危害的發(fā)生。