相交流異步電動(dòng)機(jī)具有一系列優(yōu)點(diǎn)，作為動(dòng)力設(shè)備在各行業(yè)中獲得極廣泛的應(yīng)用，它在運(yùn)行中依靠磁場傳遞進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換來工作，不僅消耗有功功率，也需要無功工率。屬感性負(fù)荷，因此功率因數(shù)較低，約為0.76～0.89，一般需要并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償，以提高功率因數(shù)，同時(shí)也提高了端電壓，有利于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。

電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償具有增容、節(jié)能、提高出力等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著，目前已得到推廣應(yīng)用，但在推廣中，對某些可能存在的問題（例如諧波的危害等）并沒給予足夠的重視與研究，上海坤友電氣有限公司通過下面實(shí)例說明，電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，若條件合適，同樣存在因諧波放大而造成的危害，應(yīng)引起我們的注意。

1.概況

某抽水站，安裝運(yùn)行3臺180KW電動(dòng)機(jī)，由于該站地處電網(wǎng)末端，電壓較低，電機(jī)經(jīng)常起動(dòng)困難，為了提高功率因數(shù)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)行無功補(bǔ)償，但是當(dāng)電容器接入電網(wǎng)運(yùn)行后，時(shí)間不長，就出現(xiàn)電容器損壞現(xiàn)象，隨著運(yùn)行時(shí)間增加，損壞的電容器越來越多，當(dāng)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(xiàn)同樣問題，有關(guān)方面才懷疑是否存在其他原因，向我們提出咨詢。

上海坤友電氣有限公司根據(jù)情況進(jìn)行分析后認(rèn)為，雖然該站地處農(nóng)村，附近沒有任何諧波源存在，電動(dòng)機(jī)本身一般不作為諧波負(fù)荷處理，也沒有見到過電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償后發(fā)生諧波危害的報(bào)導(dǎo)，但還是不應(yīng)排除存在諧波危害的可能，應(yīng)先進(jìn)行諧波測試與分析。

2.電動(dòng)機(jī)是產(chǎn)生高次諧波電流的諧波源

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

從數(shù)據(jù)可以看到，諧波電流以3次及17次為主，根據(jù)測試數(shù)據(jù)，進(jìn)行諧波功率計(jì)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(jī)所產(chǎn)生。對其他各次諧波進(jìn)行計(jì)算，即可知16次等部分諧波電流亦由電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生，因此電動(dòng)機(jī)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(dá)4.727％，超過了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(dǎo)致電壓總諧波率達(dá)到5.563％，也超過了不大于5％的規(guī)定。

3.無功補(bǔ)償裝置投入后產(chǎn)生了諧波放大現(xiàn)象

在低壓母線運(yùn)行著3臺電動(dòng)機(jī)的工況下投入無功補(bǔ)償裝置，對電容器回路進(jìn)行諧波測試，發(fā)現(xiàn)由于諧波放大，通過電容器的高次諧波電流很大。

所列數(shù)據(jù)不難看出，無功補(bǔ)償裝置投運(yùn)后，發(fā)生了嚴(yán)重的諧波放大現(xiàn)象，其中16次與17次諧波電流已分別達(dá)到基波電流的129.2％與237.1％，而自愈式并聯(lián)電容器國標(biāo)中規(guī)定，包括諧波電流在內(nèi)的允許過電流為1.3倍額定電流，因此，這時(shí)的諧波電流值是相當(dāng)大的。

同時(shí)，電網(wǎng)的電壓波形畸變加劇，低壓母線電壓的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％，母線電壓總畸變率亦由5.563％增大到14.71％，大大超過諧波國標(biāo)的有關(guān)限制值，諧波電壓的增大，說明注入電網(wǎng)的諧波電流也相應(yīng)增大。

諧波電壓的增大，將直接影響連接于該母線的各種電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，資料表明，電動(dòng)機(jī)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(cè)的電壓波形。

一些試驗(yàn)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(qiáng)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強(qiáng)與局放熄滅場強(qiáng)兩個(gè)參數(shù)來表征，若局放熄滅場強(qiáng)低于工作場強(qiáng)那么由于操作過電壓所誘發(fā)的局部放電就可能在工作場強(qiáng)下不能熄滅，而形成長時(shí)間的局部放電。

試驗(yàn)表明，當(dāng)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(yīng)下降，而且當(dāng)諧波含量較大，諧波次數(shù)越高，下降幅值越大。

雖然自愈式并聯(lián)電容器國標(biāo)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)的影響是客觀存在的，長時(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(dǎo)致電容器損壞。

4.2嚴(yán)重的諧波過電流使電容器損耗功率增加，導(dǎo)致電容器異常發(fā)熱

在電容器的標(biāo)準(zhǔn)中，允許通過電容器的穩(wěn)態(tài)過電流，應(yīng)不超過電容器在額定頻率，額定正弦電壓下產(chǎn)生的電流的1.3倍，這個(gè)穩(wěn)態(tài)過電流是由諧波和過電壓共同作用的結(jié)果。

電壓沒有超過額定電壓，故過電流僅是諧波作用下的結(jié)果，現(xiàn)根據(jù)實(shí)際參數(shù)計(jì)算其過流情況，根據(jù)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(jì)算得其穩(wěn)態(tài)過電流對額定電流過電流對電容器的影響主要是熱效應(yīng)，而熱效應(yīng)決定于損耗功率的大小，損耗功率與通過的電流平方成正比。

根據(jù)電容器允許過電流條件，可計(jì)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(jié)

5.1電動(dòng)機(jī)會產(chǎn)生高次諧波，用電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，有可能會產(chǎn)生諧波放大現(xiàn)象，對此應(yīng)引起我們的注意；

5.2電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)進(jìn)行諧波測試與分析，以便采取相應(yīng)的技術(shù)指施，防止諧波危害的發(fā)生。