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當配電系統(tǒng)非線性用電負荷比重較大,并聯電容器組投入時,一方面由于電容器組的諧波阻抗小,注入電容器組的諧波電流大,使電容器負荷而嚴重影響其使用壽命,另一方面當電容器組的諧波容抗與系統(tǒng)等效諧波感抗相等而發(fā)生諧振時,引起電容器諧波電流嚴重放大使電容器過熱而損壞。
因此,在并聯電容器的回路中串聯電抗器是非常有效和可行的方法。下面我們一起來詳解了解一下諧波對低壓并聯電容器裝置的危害、采用串聯電抗器抑制諧波的作用、串聯電抗器的選用方法以及設計中應注意的一些問題。
一、諧波的產生原因
在電力系統(tǒng)中,諧波產生的根本原因是由于非線性所致。當電流流經負載時,與所加的電壓不呈線性關系,就形成非正弦電流,即電路中有諧波產生。由于半導體晶閘管的開關操作和二極管、半導體晶閘管的非線特性,電力系統(tǒng)的某些設備如功率轉換器比較大的背離正弦曲線波型。對周期性的非正弦電量進行傅里葉極數分解,除了得到與電網基波頻率相同的分量,還得到一系列大于電網基波頻率的分量,這部分電量稱為諧波。
二、諧波的危害主要有以下幾個方面:
1.使發(fā)電機的輸出功率降低;
2.使變壓器產生附加損耗,引起過熱,加速絕緣介質老化,導致絕緣損壞;
3.使接入交流系統(tǒng)的電容器過載;
4.引起電器的附加發(fā)熱;
5.使感應電動機轉速發(fā)生周期性變動,并引起附加損耗,產生附加的諧波轉矩,產生機械振動和噪聲;
6.加速電纜老化,縮短電纜壽命;
7.對弱電系統(tǒng)產生干擾,影響計算機、通信設備等的正常運行,造成繼電保護誤動作等等。
三、串聯電抗器的選擇分析
1.串聯電抗器的額定端電壓與串聯電抗率、電容器的額定電壓有關。該額定電壓等于電容器的額定電壓乘以電抗率。
2.串聯電抗器額定容量等于電容器的額定容量乘以電抗率(單相和三相均可按此簡便計算)。由此可見,串聯電抗器額定端電壓、額定容量均與電容器的額定電壓、額定容量及電抗率有關。電容器的額定電壓、額定容量本文不作詳細分析,下面著重分析串聯電抗率的選擇。
3.電抗率選擇的一般原則根據《關聯電容器裝置設計規(guī)范》(GB50227-2008),僅用于限制涌流時,電抗率宜取0.1%~1.0%;用于抑制諧波時,電抗率應根據關聯電容器裝置介入電網處的背景含量的測量值選擇。當諧波為3次級以上時,電抗率宜取12.0%,亦可采用4.5%~5.0%與12.0%兩種電抗率混裝方式;當諧波為5次級以上時,電抗率宜取4.5%~5.0%。
四、幾點總結和建議
1.新建變電所的電容器裝置中串聯電抗器的選擇必須慎重,不能與電容器任意組合,更不能不考慮電容器裝置接入處的諧波背景。
2.對于已經投運的電容器裝置,其串聯電抗器選擇是否合理需進一步驗算,并組織現場實測,了解電網諧波背景的變化,合理選擇電容器裝置容量及匹配串聯電抗器。