河北某軋鋼企業主要生產規格為φ16mm～φ150mm熱軋圓鋼，企業生產線動力部分均采用直流電機驅動，配有3150KVA變壓器兩臺。供電系統圖如下：

3150KVA變壓器所帶直流電機大功率3000KVA，平均功率因數為PF=0.75，工作電流2650A，諧波以5次、7次為主，電流畸變率為19.5%。

直流電機整流電源主要負荷為6脈動整流，整流設備在工作中在把交流變為直流的同時產生大量的諧波，屬典型諧波源；諧波電流注入電網，在電網阻抗上產生諧波電壓，引起電網電壓電流畸變，影響供電質量及運行安全，使線路損耗及電壓偏移增加，對電網和工廠本身電氣設備均會產生不良的影響。

因此，直流電機的補償應選用具有濾除諧波功能的濾波無功補償裝置來補償無功功率提高功率因數，免受無功罰款，消除電網諧波，降低變壓器損耗，增加變壓器的輸出能力。

l 濾波補償裝置設計滿足國標GB/T 14549-93標準及無功功率的管理規定。

l 在0.4KV系統運行方式下，濾波補償設備投運后，中頻爐特征諧波得到有效濾除，諧波濾除率在70%以上，月平均功率因數0.95以上。

l 不因為投入濾波補償支路而引起諧波的諧振或諧振過電壓、過電流。

電能質量　　公用電網諧波　　　　GB/T14519-1993

電能質量　　電壓波動和閃變　　　GB12326-2000

低壓無功功率補償裝置總技術條件　GB/T　15576-1995

低壓無功就地補償裝置　　　　　  JB/T　7115-1993

無功補償技術條件；JB/T9663-1999《低壓無功功率自動補償控制器》

低壓電氣及電子設備發出的諧波電流限值   GB/T 17625.7-1998  

電工術語　電力電容器　　GB/T　2900.16-1996

低壓并聯電容器　　　　　GB/T　3983.1-1989

電抗器　　　　　      　GB10229-88

電抗器　　　　　　  　　IEC　289-88

低壓無功補償控制器定貨技術條件　DL/T597-1996

低壓電器外殼防護等級　　GB5013.1-1997

低壓成套開關設備和控制設備　　GB7251.1-1997

根據企業實際情況，我公司針對直流電機濾波無功補償設計了整套方案，綜合考慮負荷功率因數、諧波抑制，在企業變壓器0.4KV低壓側安裝一套濾波無功補償裝置對諧波進行抑制，補償無功功率提高功率因數。

直流電機工作過程中整流裝置產生6K+1次諧波，采用傅立葉級數對電流進行分解變換，即產生5次250HZ、7次350HZ及以上高次諧波。故在設計直流電機濾波無功補償時要針對250HZ、350HZ及以上頻率設計，保證濾波補償支路在有效濾除諧波的同時補償無功功率，提高功率因數，使系統諧波符合國標GB/T 14549-93標準。

   3150KVA變壓器對應的直流電機生產線綜合功率因數從0.72補償到0.95以上,有效濾除5次、7次及以上高次諧波，濾波補償裝置需要安裝容量為2100KVar，分6組容量進行自動投切，分別對應變壓器低壓側的繞組進行補償，分級調節容量為95KVAR，能夠適應生產線的各種功率要求；滿足直流電機諧波濾除及無功補償的設計要求。

2011年4月直流電機濾波無功補償裝置安裝投運，裝置自動跟蹤直流電機負荷變化情況，事實濾除高次諧波補償無功功率，提高功率因數。情況如下：

濾波補償裝置投入后功率因數變化曲線圖0.98左右（凸起部分為切除濾波補償裝置時功率因數0.7左右）

3150KVA變壓器功率因數在0.95以上,5次諧波自510A降到102A,7次諧波自300A降到60A，綜合使用電流從2650A降為2050A，降幅為23%。補償后功率損耗減少值為WT=△Pd*(S1/S2)2*τ*[1-(cosφ1/cosφ2)2]=35×{(0.72×3150)/3150}2×0.66≈33(kw·h)式中Pd為變壓器短路損耗,為35KW,年節省電費開支33*20*30*10*0.7*2=28萬元（按每天工作20小時，每月30天，全年10個月，每度電0.7元錢）；由于諧波降低節約的電費： 諧波電流對變壓器產生的損耗主要為增加鐵磁損耗和銅損,鐵磁損耗與諧波電流頻率的三次方有關,工程上一般取2%~5%,對于整流負荷,取2%,即:

  WS=4300*6000*0.7*0.03≈36萬元，即全年節約電費28+36=64（萬元）。

企業當月綜合功率因數從0.72提高到0.95以上，且以后每月功率因數都保持在0.96-0.98，每月獎勵10000-15000元不等。

綜上所述直流電機濾波無功補償裝置具有很好的抑制諧波和補償無功的能力，解決了企業無功罰款問題，增強了變壓器的輸出能力，降低了有功附加損耗，提升了產量，為企業帶來了顯著的經濟效益，用戶投資不到一年就收回了投資。因此企業對我公司生產的直流電機濾波無功補償非常滿意，并在以后給介紹了不少客戶。