谐波抑制dbc怎么算 浅谈电网谐波对电容器的影响及其抑制技术

　　摘要对电力系统中的谐波源与电容器间的相互作用的问题作分析,并对抑制谐波的方法和技术进行详细的介绍。 　　关键词谐波;无功补偿;电容器;寿命;动态无功补偿 　　中图分类号 TM53 文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)041-0011-01
　　
　　1谐波对电容器的影响机理
　　谐波对电容器的影响其主要过程如下:由于电容器回路是一个LC回路,谐波参数接近或达到谐波谐振条件时,容易产生谐振,造成谐波放大,使电流增大和电压升高,一般情况下,三相电力电子装置的谐波所注入系统的谐波电流会放大1.5-3倍。在电力系统中,受电网高次谐波影响最大的是并联电容器。
　　谐波危害电容器的机理,主要是电效应,热效应,机械效应绝缘效应等四个方面。
　　1.1电效应
　　电容器的老化类似于有机绝缘电老化的一般规律,其老化寿命会随工作电压U的升高而急剧下降。谐波电压和容易使电容器受到的峰值电压升高,最不利的情况是谐波和基波电压峰值的叠加。由于谐波电压和局部电压的叠加时使电压波形增多了起伏曲折,倾向增加每个周期中放电的次数,相应增加了每个周期中局部放电的功率,使电子和离子的加速直接撞击介质,固体和液体介质就会因此而使分解产生的臭氧和氮的氧化物等气体增加,使介质受到化学腐蚀,使介损增大,产生局部过热,并可能发展成绝缘击穿。
　　1.2热效应
　　在谐波的作用下,电容器内损耗功率的增加从而引起电容器的发热和温升增加。有机介质电容器的热老化寿命是和温度T-b成正比例,并且按照b=7.7(b是常数)或温升T,每上升8摄氏度,寿命缩短1/2。
　　1.3机械效应
　　谐波电压作用下,装在构架上的电容器的外壳和接线上也有可能产生机械共振,电容器内的极板在交变库仑力与电动力的作用下,也会产生弹性振动。这两个因素都会降低电容器的局部放电电压,使电容器震动和发出异音,以致外壳变形膨胀,导致电容器的早期损坏。
　　1.4绝缘效应
　　电容器的绝缘介质材料一般是有机绝缘材料,其老化的一般规律是电容器工作电压的介质材料指数次方与介质工作寿命的乘积为常数。电压每升高10%,电容器的寿命大约缩短1/2。谐波造成电容器的过电压和引起局部放电强度加大,都加速了绝缘介质的老化,缩短了电容器寿命。同时,电容器的过电压会导致电晕,绝缘性能衰退,甚至击穿。
　　2谐波对电容器的影响的实例
　　电力系统中存在的谐波次数可以通过实测确定。由于目前工业企业中采用大型整流及变流装置的设备越来越多,以致造成电网中的高次谐波的百分比很高。
　　在供电系统正常的运行方式下,电力机车,电弧炉,变频电机等非线性负荷产生的电流波形即频谱与他们的工况密切相关,而非线性的负荷工况又是瞬变不定的,因而在检测点测量到的谐波电流和谐波电压也不是一个固定值,而是在一定的范围内变化,具有数理条件规律。非线性的用电设备接入电网引起的电压波形畸变,不仅取决于非线性负荷产生的谐波电流的大小,而且也取决与接入点供电网络的谐波阻抗。
　　在2007年5月,我们曾对我公司的谐波参数进行测量,测试的情况如下:测试的仪器分别是HIOKI 3193(日本)谐波分析仪和FLUKE 43F(美国)谐波分析仪。
　　目的:测量我公司的3#配变的窑尾EP(变频)风机电机进线端的谐波情况。
　　测试结果:该风机电机在工作时会产生大量的5次。7次谐波和高次谐波。测试参数见表1,表2。
　　根据上述测量的数据分析,5次,7次谐波的电流值很大,18次,20次谐波电压的值很大。其三相电流的畸变率达到28%以上。在3#配变另外的电收尘和此风机同时开机时,其三相电流的畸变率达到30%以上。在对其经过三个月的运行后的电容器的外壳进行观察时发现,电容器的外壳有轻微的膨胀和渗液。
　　3抑制谐波的方法和技术
　　谐波对电网的运行是有害的,为维护电力系统的正常安全运行,保证良好的供电电能质量,总的要求:应该对产生谐波的各种来源进行监测限制,使电网运行电压接近正弦波形。
　　3.1目前谐波的抑制处理方法
　　目前谐波的抑制处理方法主要有以下几个:
　　1)合理组合整流变压器的运行方式;2)在电容器回路中串入适当电抗器;3)合理选用并补电容器的串联电抗;4)在新的谐波用户接入电网以前进行核算以便采取预防和解决措施;5)设计并联补偿电容器(滤波器)时进行核算,以便采取预防和解决措施。
　　3.2滤波装置主要分为两种:无源滤波装置和有源滤波装置
　　目前的大量采用的无功补偿装置主要是采用交流接触器的吸合进行投切电容器的模式,其缺点是:接触器不能频繁吸合,需有效10秒以上的延时时间,接触器的触点容易损坏,响应的时间慢,无法实时跟踪负荷的波动进行投切,难以保证冲击负荷下电压的质量,无法实现无功的最优补偿。
　　抑制快速变化的谐波较全面的技术措施就是在谐波源处并联装设静补装置(又称为动态无功补偿装置)。近年开发的动态无功补偿装置主要是采用反并联的晶闸管对组成的全控无触点开关投切电容器装置,可以实现了零电压投,切的最佳投切模式,可以实时实现动态无功功率跟踪,动态进行无功功率补偿,动态响应时间可以达到20毫秒,能真正做到无功实时最优补偿。传统的无功补偿装置的数据采样一般是采集一相或两相,在负荷不平衡的时候,会出现补偿不足或过补偿的现象,从而缩短了电容器的寿命。采用动态无功补偿装置,可以实现三相共补和分相共补技术,可以同时进行三相补偿,或者分开三相单独进行补偿,避免过补偿或补偿不足的情况出现。
　　目前无功补偿(无源滤波装置)使用还是比较普遍,哟于动态无功补偿在价格上还是比较昂贵,在使用上则还需大力推广,但是由于动态无功补偿装置的众多优点,随着生产发展的需要,相信会越来越多的厂家会采用的。同时研制高压动态无功补偿的装置将是具有重要的现实意义的。
　　
　　参考文献
　　[1]九州电器.TCR型静止动态无功功率补偿装置.
　　[2]湖北电力.配电系统无功补偿技术方案.
　　[3]电力系统协波分析,测量,评估计算与抑制及滤波新技术实务全书.中国电力科技出版社.
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