某科技公司定购4台2500kVA接线组别D，yn11的干式变压器，2015年7月投运后，发现随着负荷增加，变压器温升偏高，噪声大。为了降温，花费20多万元在配电室配置了4台大空调器。2016年8月，变压器烧坏1台，该公司被迫停工。变压器生产厂及时更换了变压器，但未找到事故原因。9月21日，又有1台变压器烧坏，变压器生产厂连夜把变压器更换。

 

故障发生时，变压器外壳生产厂一方面安排尽快更换变压器，另一方面安排电气成套工程师勘察现场情况。故障发生4h后，工程师赶到现场。首先查看烧坏的变压器，尽管已停电4h，变压器低压侧铜排依然是热的，低压侧三相铜排上的热缩套管基本正常，中性线上的热缩套管已经开裂，有熔化迹象，并且明显比其他三相温度高。低压配电室为42面MNS低压抽出式开关柜，两段布置，其中电容补偿柜共2×6面，总补偿容量为2×2200kvar。几乎每个电容补偿柜中电容器都有不同程度的损坏。查看一段低压开关柜所负荷车间，有55kW变频器机组30台，4kW机组110台，其他照明等设备约350台。二段有55，75，300kW变频器机组及小机组、照明负荷等。两次事故均为一段负荷变压器。查事故变压器高压侧出线柜的微机保护，跳闸数值为10.3A，电流互感器变流比为250/5，故障跳闸电流为515A。而2500kVA变压器高压侧额定电流为144.34A，故障电流是额定电流的3.57倍。

 

故障原因分析。该公司使用了大量的变频器，一段总计2000kW以上，变频器会产生大量谐波。在三相平衡的系统中，偶次谐波因对称关系被消除，不会影响电气设备使用，而3次、5次、7次等奇次谐波则会对变压器、电容器、电缆、电动机等产生损害。谐波对变压器的主要影响为：产生大量附加损耗，变压器铜损、铁损增加，因而引起绕组过热，变压器温升高，加速绝缘介质老化，使变压器容量裕度减小；造成变压器铁芯磁通饱和，引起铁芯歪斜，因绕组与线间电容之间的共振，而产生更大的噪声。由于三倍频谐波（3，9，15）在三相系统中相位相同，幅值在中性线上直接叠加，使中性线上3次谐波电流为3倍相线电流，中性线电流过大造成变压器过热、烧毁。此外，谐波会引起局部电网谐振，可瞬间将谐波电流放大几倍、几十倍，从而造成电容器烧毁、损坏。从现场使用有大量变频器现象可证明：两次变压器事故均为变频器谐波造成。

 

该科技公司并不接受这个结论。于是，变压器生产厂于2016年12月8日委托第三方机构进行谐波含量检测。检测发现：在基波电流330A左右时，三相电压总谐波含量为18.11%─19.75%；三相电流总谐波占比较高，7次谐波含量为30.1%─37.1%，当负荷稍大时，总谐波瞬间超70%。国家标准规定：正常负荷中谐波电流不得超过5%。正常情况下，负荷低于变压器容量的50%时，可不连续地通过15%─20%的谐波电流，不会引起变压器异常发热，可长期运行。

 

第三方检测结论：在轻载负荷下谐波含量已远超国家标准。建议改造无功补偿装置及加装电力滤波设备，从根本上解决电能质量问题。该科技公司对第三方检测结论无异议，请变压器生产厂拿出治理方案。

 

（1）站在变压器生产厂角度，建议用户在现有干式变压器低压出线侧增加隔离变压器，以有效隔离和阻断谐波的传导，防止谐波对变压器及电网的冲击。现在，供电企业在知晓用户有谐波负荷时，一般会要求用户配置同容量隔离变压器，确保用户用电系统中的谐波不会污染电网，但用户用电设备仍在谐波污染的用电系统中运行。用户还可以采用高阻抗整流变压器，因其采用D，y11或D，yn11接线，可有效抑制3的倍数次的高次谐波，使变压器在大量谐波污染的使用环境中，使用寿命不至于过短。

 

（2）对用户整个用电系统来说，可在变频器进、出线侧串入电抗器来抑制较低的谐波电流，降低谐波污染，也可以在变频器的进线侧及出线侧加装滤波器，滤去大部分高次谐波。目前常用的是无源滤波器（LC滤波器），滤波效果一般，投资也不高。还有一种较先进的有源电力滤波器，可以串联或者并联于主电路中，实时检测线路中的谐波电流，并产生一个与该谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器滤波效果好，但是投资大。对用户来说，大量使用变频器，能够带来显著的节能效果。但是，为抑制谐波危害，需要增加隔离变压器、电抗器、滤波器，采用特种变压器等措施，加大了先期投入，如果治理效果不好，谐波还是会造成电气设备寿命大大降低，首当其冲的便是正常使用寿命10年的电容器和变压器，1—3年就会损坏，其他如电缆、断路器、仪器仪表等使用寿命也都会显著降低。因此，用户在先期投资时，一定要做投入产出可行性项目研究，考虑节能、环保和整体效益。