一、项目背景 某新型材料（江苏）新建有1#和2#两条新型材料生产线，两台容量2500KVA变比20/0.4KV的干式电力变压器下分别负载300KW真空中频炉8台和100KW辅助加热设备8台，还负载约150KW的车间空调、变频器和其他小功率辅助设备，低压母线分为五路出线，每面出线柜负载两台300KW中频炉和两台100KW加热器，1-4号出线柜共负载300KW真空中频炉8台和100KW辅助加热设备8台，5号出线柜负载约150KW的车间空调、变频器和其他小功率辅助设备。 中频炉和加热器在生产运行时产生大量谐波流入其所在电网，导致谐波电流、谐滤电压畸变率均严重超标，直接影响生产用电设备的安全使用和整个配电网络的安全运行，每条400V低压母线上配有三台容量300KVA的电容补偿装置因恐放大系统内的谐波引发谐振而未投入使用，因此整个系统功率因数也偏低，需要对整个生产线进行谐波治理兼无功补偿。委托领步(北京)电能进行谐波测试、谐波治理方案设计与实施。
二、测试结果 从中频炉不同的运行测试参数可以分析出，无论是谐波电压还是谐波电流，5次和7次都是主要的特征谐波，占到总谐波电压和总谐波电流85-92%，因此是治理的主要对象，也符合6脉冲整流低压侧以5次和7次尾主要特征谐波的理论模型。 由量测数据可以看出，某新型材料（江苏）新建生产线中频炉运行产生的谐波情况非常严重。这样不但增加了无谓的能源损耗，缩短了补偿系统、设备、控制系统的使用寿命，会使得补偿系统、控制系统迅速故障。还大大增加了发生安全事故的可能性。 由于谐波的存在，会使导线的集肤效应加重，因此铜损急剧增加。同时变压器铁心由于不能适应急剧变化的磁通而导致铁损急剧增加。 谐波会影响表计的计量精度。从原理上进行分析：谐波源将其吸收的一部分电网电能转变为谐波发送到电网中去，因此电能表会将谐波能量当作发电来进行计算，从而导致计量误差（会增加计电量）。 继电保护机构可能会由于谐波而产生误动或拒动故障，增加导线或线圈的电力损耗及温升，加速绝缘劣化，导致电容器因谐振而产生故障。
三、几类滤波补偿方案设计某新型材料（江苏）每台主变下中频炉和辅助加热设备分布情况如下图所示，我们按照所有可能进行谐波治理兼无功补偿的设计方案，滤波补偿装置接入系统的位置点分为ABC三类，分别在下图中予以表示，我们的几种各有特点的谐波治理兼无功补偿方案也围绕上图中的接入点来介绍说明，具体分述如下：
1）单台中频炉就近无源滤波补偿在每台300KW中频炉和100KW加热器的接入点（上图中A1-A8）共计8个接入点分别设计一套无源滤波补偿装置，测谐波数据显示单台中频炉运行时，谐波含量5次和7次谐波电流最高时分别达到95A和52A，远远超过了国家相关标准（GB/T 14549-93）的安全限值，而11次和13次谐波电流虽然仅稍超出国家相关标准（GB/T 14549-93）的安全限值，但11次和13次谐波非常容易被系统放大，更容易干扰其他设备的正常运行，因此滤波器设计为5、7、11和13次四条滤波支路，对应的吸收消减中频炉运行产生的5、7、11和13次特征谐波，详细设计参数见下表：
2）单条出线无源滤波补偿在两台300KW中频炉和100KW加热器的共同接入点（上图中B1-B4）共计4个接入点即四面出线柜处分别设计一套无源滤波补偿装置，测谐波数据显示两台中频炉运行时，谐波含量5次和7次谐波电流最高时分别达到158.9A和48.9A，远远超过了国家相关标准（GB/T 14549-93）的安全限值，而11次和13次谐波电流虽然仅稍超出国家相关标准（GB/T 14549-93）的安全限值，但11次和13次谐波非常容易被系统放大，更容易干扰其他设备的正常运行，因此滤波器设计为5、7、11和13次四条滤波支路，对应的吸收消减中频炉运行产生的5、7、11和13次特征谐波，详细设计参数见下表柜体尺寸（宽×深×高）：600mm×800mm×2200mm ×2台该方案特点：优势：可以跟随每条出线上两台中频炉的使用而同步进行滤波补偿，是与中频炉每条出线主要谐波源对应的滤波补偿，不会随着生产线上其他出线上不同中频炉的使用变化而影响滤波补偿的效果，可以吸收消减大部分谐波，保证无功补偿达到考核要求，避免发生谐振事故和设备被高次谐波损毁。缺点：每条出线需配备一套滤波补偿装置，安装也比较分散设备投入稍多，无源滤波也受到一条出线柜上两台中频炉不同时生产使用时的影响而滤波效果有所变化，按照国家谐波标准指标来逐项严格考核。
3）单台中频炉就近无源滤波补偿+有源集中精确滤波 在单台中频炉就近无源滤波补偿方案的基础上，在400V母线C1出加装一套200A的有源滤波器，进行无源+有源混合滤波，通过无源滤除大部分谐波并补偿无功，通过有源来精确滤除系统母线上剩余谐波电流，提高谐波滤除的精度，在保证功率因数达到考核要求的情况下，还能让母线上的谐波按照国家谐波标准指标来逐项严格考核的要求。
4）单条出线无源滤波补偿+有源集中精确滤波在单条出线无源滤波补偿方案的基础上，在400V母线C1出加装一套300A的有源滤波器，进行无源+有源混合滤波，通过无源滤除大部分谐波并补偿无功，通过有源来精确滤除系统母线上剩余谐波电流，提高谐波滤除的精度，在保证功率因数达到考核要求的情况下，还能让母线上的谐波按照国家谐波标准指标来逐项严格考核的要求.
5）低压母线无源+有源混合集中滤波补偿在单低压母线无源补偿方案的基础上，在400V母线C1出加装一套400A的有源滤波器，进行无源+有源混合滤波，通过无源滤除大部分谐波并补偿无功，通过有源来精确滤除系统母线上剩余谐波电流，提高谐波滤除的精度，在保证功率因数达到考核要求的情况下，还能让母线上的谐波按照国家谐波标准指标来逐项严格考核的要求.END
具体方案选择还需依据具体的情况和有效的测试数据。