16併聯電容器與諧波的相互影響及解決措施

2022-03-15 02:27:58 字數 1937 閱讀 3993

(1)併聯電容器不僅會使系統等效諧波阻抗呈容性,而且能改變系統諧波阻抗的頻率特性,甚至可能與系統發生併聯諧振,使等效諧波阻抗達到最大值。

(2)放大諧波電流。電力系統中的諧波源通常是電流源,其內阻抗非常大,當外阻抗發生變化時電流值不變。設諧波源的n次諧波電流為,n,進入電容器的諧波電流為 ,進入電網的諧波電流為。

此時,電力系統感抗與電容器容抗相併聯的阻抗作為諧波源的~'i-n抗。如果諧波次數不同,進入電網和電容器的諧波電流的分配也將不同,可能出現l3 諧波問題的解決

諧波問題的解決可從2方面入手,一方面為採用預防性措施,即避免諧波及其後果的出現,另一方面為採用補救性技術,即克服既存諧波問題。要想確保諧波標準得以全面有效執行,必須研究有效的諧波治理措施,其中包括:(1)限制諧波源諧波含量;(2)提高各種供用電裝置的抗諧波能力,即抑制諧波放大。

3.1 限制諧波源諧波含量

通過對諧波源採取措施,最大限度地避免諧波產生,從而提高電網質量,可採取的具體措施有:

(1)增加整流器的脈衝數。整流器是電網主要諧波源,其產生的特徵諧波可表示為:

各次諧波電流值為:

從式(1)、(2)可知,隨著脈衝數p的增加,裝置輸出的諧波次數n也相應增大,而n次諧波電流將減少。

(2)脈寬調變法。採用pwm 技術的實質就是在所需頻率週期內,將直流電壓調製成幅值相等但不等寬的系列交流電壓輸出脈衝,把需要消除的諧波幅值調製為0、基波幅值為給定量,這樣就可以消除指定諧波並控制基波幅值。

(3)抑制高次諧波最基本的方法,即三相整流變壓器及電力變壓器採用a/y或y/a的接線方式。這種接線方式可使3n(n為正整數)次諧波電流在△接線的一次繞組中形成環流,不致使諧波注入公芡電網。

3.2 抑制諧波放大

併聯電容器存一定引數下會對諧波起放大作用,危及電容器本身和附近電氣裝置的安全。通常給併聯電容器串接一定電抗器,改變其與系統阻抗的諧振點,以避免諧振。為此,電感量應滿足一 >0的條件,即:

滿足式(3)條件時,電容支路的諧波阻抗呈感性,諧波放大現象得到了抑制。對不同電網背景下的諧波抑制,應根據情況選取不同的電抗率來配置。要合理選取電抗率,必須了解電容裝置接入處母線的背景諧波,再根據實測結果選取,使電容器與串聯電抗器得到正確匹配。

(1)若電容裝置接入處的背景諧波為3次,且含量已接近或超出標準時,宜選用12%串聯電抗器。

(2)若電容裝置接入處的背景諧波以3次、5次為主,且兩者含量均較大(其中之一已接近或超過標準時),宜採用4.5%~6%與12%兩種電抗率混裝方式,但要以保證抑制3次諧波放大為主。該方案與全部串聯12%的方案相比,其優點是可降低無功與有功損耗,不足之處是投切程式必須先投12%的電容器組,再投低電抗率的電容器組,切除則相反。

(3)若電容裝置接入處的背景諧波以3次、5次為主,且3次諧波含量較小,5次諧波含量已超過或接近標準,宜採用5%~6%串聯電抗器。

(4)若電容裝置接入處的背景諧波為5次及以上,h 5次諧波含量較大,宜選用6%串聯電抗器。

(5)若電容裝置接入處的背景諧波以3次為主,5次及以上諧波含量較小,且經驗算電容裝置投入後3次諧波有所放大,但未超標且有裕度,應選用0.1%~1%串聯電抗器。

(6)若電力系統中含有多種諧波成分,且都具有較大含量,則選用串聯電抗器應使電容器支路對於在較大含量的各次諧波中的最低次諧波總阻抗呈感性,此時該電容器支路對於較大含量的各次諧波均不會產生放大作用。

4 結語

諧波對變電站及其他電力系統供電裝置的影響已引起了社會的廣泛關注,解決諧波問題、提高電能質量成為電力企業當前面臨的重大課題。電力系統中,諧波對併聯電容器的執行影響較大,高次諧波會導致電容器過電流和過負荷,使電容器發熱、絕緣老化,從而縮短電容器的使用壽命;而併聯電容器也會引起系統諧波阻抗特性的改變和諧波電流的放大,對電容器本身及其附近的電氣裝置造成威脅。對諧波的抑制可以在對大容量非線性負荷使用者加強管理的同時採取措施降低諧波源諧波含量,也可以通過在電容器迴路中串接電抗率合適的電抗器等來限制系統諧波對併聯電容器的不利影響。

對諧波汙染較嚴重的地區,併聯電容器還可裝設具有諧波監視分析和諧波保護功能的裝置,以確保電力系統的安全可靠執行。

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