關于變壓器電源污染的分析和解決方案

進入21世紀以來，我國各方面的發展步伐加快，尤其是工業技術的不斷提升，與發達國家技術的合作以及自主開發研究有了長足的進步。國內一些科技含量較高的企業、外商獨資企業紛紛采用新的電器控制方式，使得我國從上世紀五、六十年代開始逐漸擴大的供電系統，逐步露出了不足之處。

縱觀我國的供電方式，雖然隨著技術的發展，有了一些進步，但是忽略了電源污染問題。在比較發達的工業國家，如日本、美國，他們大量采用新的技術，較早地重視了這個問題，一些企業也看中了潛在的商機，紛紛到我國設立辦事機構。如著名的美國英福特公司，在我國的絕大多數省建立了網點，業績得到了發展。

目前，我國除了自己開發和仿造的新設備外，還大量引進了發達國家的新設備，像德國的西門子公司、日本的歐姆龍公司等。這些設備的共同特點是講究節約能源，提高效率。所以普遍采用高周波的變頻技術、采用PID觸發的線性負載驅動，這些設備的運用，嚴重地干擾電網，給變電設備造成了嚴重的威脅。

針對以上存在的問題，結合我公司的具體情況，本文試圖從一個側面論述我公司從發生、發現、直至解決的過程，希望給有關單位提供一些借鑒并作為參考。

我公司從上世紀九十年代以中日合資的方式建立。所用的生產設備主要從日本進口，其中有用歐姆龍公司電器的熱處理線，有京東高周波制作會所的感應爐，還有大量的變頻設備以驅動和調節各類負載。所有這些都在工作中產生大量的諧波，其中感應爐的工作頻率達到500KHZ。經過八年的發展，我公司的設備不斷增加，生產能力及總產值逐年提升。搬入科技園區以前，公司用315KVA的變壓器，能基本應付生產。但場地和能源已不能適應生產發展的需要，于2002年搬到科技園區。開始運作的時候發現新安裝的800KVA變壓器存在著噪聲大和發熱嚴重的狀況。當時我們請了變壓器生產廠的工程技術人員來察看，研究解決的辦法。在公司領導的支持下，應用戶的要求，生產廠同意換一臺變壓器，以排除變壓器的質量問題。由于沒有從根本上找出存在的結癥，換了變壓器以后還是存在同樣的問題。本人經過細致的研究和分析，認為是我公司特定的負載有存在反饋和干擾的可能，公司的汪總經理十分支持，同意請市電業局的有關職能部門來測試。經過二個單位的測試，證明我公司的電源確實存在著嚴重的污染。國家標準的諧波含量應該在1-5%之間，而我們實測是最大值20%（現有二份檢測報告）。

由于當時正值夏季高溫，我公司又即將增加新的一套大功率的加熱爐。為應付生產，我們用一臺大功率的風機吹著散熱，工作容量不到變壓器的二分之一，變壓器的油溫已達到83℃。為了從根本上解決諧波問題，本人查閱了大量資料，結合自己幾十年來的工作經驗。從各方面了解有關情況：從變壓器廠家了解到，目前新增的外商企業，他們對變壓器有特殊的要求；我公司的包頭強磁公司，曾經因為電源的污染問題，將配電房的補償電容炸壞，險些造成人身事故；國外有專門治理電源污染的機構。

針對已經查出來的問題，我們邀請有關單位給予整治。各方提出的方案較多，有建議增大油箱容積的；有采用增加電抗器、電容器以抵消諧波的；有在每個負載上安裝濾波器的。總的價格需十幾萬元（我們包頭公司的一套設備請北京的一家科研機構安裝，費用要十二萬，而且還是手動切換的），總部的有關部門認為，只要能夠解決問題，化一些錢是可以的。但是，寧波的這幾家單位也沒有百分之百的把握。我們當時的要求是，在額定負載下，油箱的溫度不要太高，保證變壓器的工作安全。從現實看來，要解決以上問題的前提是消除負載中的諧波含量。

本人分析認為，公司設備的諧波是客觀存在的。采用堵的方法達不到目的，還是采用疏的辦法。分析目前使用的變壓器內部結構，三相的接法呈封閉型，負載的諧波（特別是偶次波）始終在內部循環，放射的電磁波碰到變壓器的外部屏蔽層又反射過來，由此引起噪聲，引起發熱。找到了原因以后，本人親自走訪了天元變壓器廠，與王總工程師進行技術交流（王總是中國電機工程學會、中國電工學會高級會員，《變壓器》雜志名譽編委）。我們達成了一致的看法，接受了我的建議，換一臺另外結構的變壓器。新的變壓器內部結構采用封閉和開環相結合的繞制方法。從理論上分析，可以相互抵消大部分奇次諧波。該變壓器自八月二十五日投入運行以來，負荷也達到90%以上，一直工作正常，整體只有輕微的溫度（〈50℃〉。

這次電源領域的難題的解決，始終得到了我公司總經理的大力支持，得到了總部有關部門的支持。它的重要意義在于少化錢，甚至不化錢辦成了大事（那臺換下來的變壓器還可以用）。不但為公司節約了一大筆資金；而且通過實踐，掌握了客觀事物的本質，為我市、乃至我國新的科技領域出現的問題提出了一個新的解決方案。