減少諧波電流對補償電容器影響的措施

第 28卷 第 5期 電力電容器 Vol. 28 No. 5
2007年 10月 PowerCapacitor Oct. 2007
減少諧波電流對補償電容器影響的措施
洪貞賢
(佛山供電局試驗研究所,廣東 佛山 528300 )
摘 要:電力系統(tǒng)的負(fù)荷性質(zhì)決定了對系統(tǒng)功率因素補償?shù)囊?加裝并聯(lián)補償電容器時,由
于系統(tǒng)的諧波可能引起電容與系統(tǒng)的電感產(chǎn)生諧振,利用電容器回路串聯(lián)電抗器的方法可以
避免在主要諧波成份下諧振的發(fā)生。本文主要針對電容、電感在諧波條件下的匹配要求、選配
原則等方面進行分析。
關(guān)鍵詞:諧波;電流;電容器;電抗器
中圖分類號: TM531. 4 文獻標(biāo)識碼: B 文章編號: 1002 0349(2007)05 0039 02
Methods for Reducing the Effect on Compensating Capacitors from Harmonic Current
HONG Zhen xian
(Testing and ResearchDepartment, PowerBureau of Foshan, Foshan, Guangdong528300, China)
Abstract:The load characterofpower system determines the demands for compensatingpower fac
tor. As a result, while shunt capacitors are loaded in power system, resonance could occur between
capacitors and reactorsbecauseofharmonicwaves. And the resonance could be avoided bymeansof
putting some reactors in the capacitive circuit in series. This article emphasizes the analysisof the
matchingof capacitors and reactors under the condition of harmonicwaves and the choosing rules.
Keywords:Harmonicwave; Current; Capacitor; Reactor
1 引言 的數(shù)倍,造成電容器損壞或爆炸,因此,對在有諧
電力系統(tǒng)負(fù)荷分類復(fù)雜,種類繁多,但究其根 波的電力系統(tǒng)中的電容器的運行狀態(tài)進行分析,
源,基本都是以電磁感應(yīng)所作為能量傳輸基礎(chǔ)的, 確定諧波電流對電容器的影響與系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)
因此,感性無功負(fù)荷以及伴隨的功率因數(shù)問題不 系,確定電容器防止諧波電流過載所采取的措施,
可避免的放在我們面前。無功補償成為供電系統(tǒng) 保證電容器在諧波條件下的安全運行是十分必要
不可缺少的一個組成部分。無功補償?shù)姆椒ê?的。
多,如利用過激磁同步電動機,利用調(diào)相機做無功 2 電容器諧波電流的分析
功率電源,異步電動機同步化,電容器等等,但目 諧波阻抗一般較系統(tǒng)側(cè)及電容器組的阻抗大
前從結(jié)構(gòu)、維護、檢修等方面考慮,大部分供電企 得多,在進行諧波分析的電路中,可將諧波源視為
業(yè)都采用了并聯(lián)電容器作為無功補償裝置。 恒流源,諧波對電力電容器的影響與電力系統(tǒng)的
電力系統(tǒng)在運行中,當(dāng)正弦基波電壓施加于 結(jié)構(gòu)有關(guān),在大多數(shù)情況下,諧波源與電力電容器
非線性設(shè)備時,設(shè)備吸收的電流與施加的電壓波 在同一母線上,電力電容器支路一般有串聯(lián)電抗
形不同,電流因而發(fā)生了畸變,根據(jù)傅里葉變換, 器,主要作用是限制在開關(guān)合閘時,由于電容器兩
這些畸變就分解成頻率為基波整數(shù)倍的諧波。
端的電壓不能突變,而使瞬間通過電容器的電流
在有諧波的電力系統(tǒng)中裝設(shè)無功功率補償電
大大的超過電容器額定電流,即合閘涌流,其等效
容器時,在某些條件下會使諧波電流放大,甚至引
電路如圖 1所示:
起諧振,導(dǎo)致通過電力電容器的電流為額定電流
由等值電路可得:
I =I ×nX /[n X + (nX - X /n) ]
cn n S s L C
收稿日期:2007 04 19 由上式可看出:
·39·
2 2 2
2
2
3 2 2第 28卷 第 5期 電力電容器 Vol. 28 No. 5
2007年 10月 PowerCapacitor Oct. 2007
器運行帶來的影響,串入電抗器后等效圖如圖 2
所示。向量圖如圖 3所示。
X —系統(tǒng)的基波電抗;X —串聯(lián)在電力電容器支路的基波電
S L
抗;X —電力電容器的基波容抗;n—諧波的次數(shù)。
C
圖 1 等值電路圖
(1)當(dāng) n X - X /n <0時,電力電容器支路
L C
呈容性,此時 I >I 諧波電流在電容器支路中被
cn n
放大;
(2) 當(dāng) nX + (n X - X /n) =0時,電路發(fā)
S L C
生并聯(lián)諧振,諧振條件為 X = n2 (X +X ),在諧
C L S
振點附近, I cn I n,嚴(yán)重威脅電力電容器的運行安 由 U =U L + U C (向量和),顯然 |U | = | U L +
全。 U | = | U | - | U | ,也就是說在串入電抗器后,
C C L
(3)當(dāng) n X - X /n >0時,電力電容器呈感 電容端電壓高于系統(tǒng)母線電壓。假設(shè)我們串入電
L C
性,此時 I < I ,電力電容器支路的諧波電流較 抗率為 6%的電抗器,即 | U | = |6% ×U |,U
cn n L C C
小。 =U/(1 - 6%) =U/94% =1. 06U <1. 10 U,另一
3 防止電力電容器因諧波過載的措施 方面,如果系統(tǒng)出現(xiàn)諧波電流的幅值不是特別大,
電壓波形中有高次諧波時,在高頻電場的作 一般都能滿足基波電流與諧波電流合成后的有效
用下,電容器的介質(zhì)老化比正常工作時加快,同時 值不超過電容器額定電流的 1. 3倍的要求。
高次諧波電流也將引起附加發(fā)熱。因此在有諧波 4 結(jié)束語
源電力系統(tǒng)中工作的電容器,一般要求電容器的 綜合本文分析,防止諧波對電力電容器的影
工作電壓不超過額定電壓的 1. 1倍,基波電流與 響的主要措施,是正確確定補償電容器支路的參
諧波電流合成后的有效值不超過電容器額定電流 數(shù),在電容器支路串聯(lián)電抗器,防止合閘涌流,同
的 1. 3倍。 時避免造成諧波電流的放大,特別避免了電路產(chǎn)
由電容器內(nèi)諧波電流分析可知,要消除諧波 生并聯(lián)諧振或在諧振點附近工作,保證電容器的
對電力系統(tǒng)中電容器可能因諧波電流的放大而造 安全運行和使用壽命。
成的過載,同時考慮限制電容器的合閘涌流,在設(shè)
參考文獻:
計補償電容電路時,應(yīng)采取在電容器支路內(nèi)串聯(lián)
電抗器,使 n X > X /n,其中 n為系統(tǒng)諧波次數(shù), [1]王北安.電力電子技術(shù) [M ].北京:機械工業(yè)
L C
由此可得,如電力系統(tǒng)中以 5次諧波為主,在考慮
出版社,1996.
諧振情況下串入電抗器,依據(jù)上述計算方法, n =
[2]電力工程電氣設(shè)計手冊. 中國電力出版社.
5,即 X / X >1/n2 =4%,為了取得一定的裕度,
L C
作者簡介:
因此選擇電抗率為 6%的串聯(lián)電抗器。下面就串
洪貞賢 (962- ),男,廣東潮陽人,工程師 ,從事高壓試驗
入電抗器后電容器工作的指標(biāo)變化情況,進一步
工作。Email:hongzx1102@163. com