电力系统谐波影响及消除

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电力系统谐波影响及消除(网络摘录)

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电力系统谐波影响及消除

2011.12.20 从补偿电容无法投入,谈谐波危害,分析谐波来源,提出治理谐波的初步建议

随着个私经济特别是特钢和化学工业在我市的发展,我公司的供电量也不断的增长,为了使功率因素达到标准,必须投入补偿电容,但是这几个乡镇的变电所的补偿电容器却无法投上,强行投入后,电容器熔丝也会很快熔断。但根据其他变电所运行经验,在此功率因数下,无功电流不应大于熔丝熔断电流。这是为什么呢?

经过对该地区的供电现状分析,这是由于谐波引起的。所谓谐波,即理想的电力系统向用户提供的应该是一个恒定工频的正弦波形电压,但是由于各种原因,使这种理想状态在实际中无法存在。因此通过对周期性电压或电流的傅立叶分解,所得到的频率为基波整数倍分量的含有量,称为谐波。

谐波对于电网的危害非常大,主要表现在以下方面:

1.由于电网主要是按基波设计的。由于LC元件的存在,虽然在基波时不会发生谐振,但在某个特定谐波时却可能引起谐振,可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍,电网谐振引起设备过电压,产生谐波过流,对设备造成危害。特别是对电容器和与之串联的电抗器。其中,特别要注意的是,由于电容器是容性负载,能与电网上感性设备(其它设备主要是感性设备)配合,构成共振条件,又由于其大小与谐波频率成反比,因此,电容更容易吸收谐波共振电流,引起电容过载,造成电容损坏,或者熔丝熔断。

2.使电网中的电气设备产生额外的损耗(谐波功率),降低了设备的效率,同时谐波会影响设备的正常工作,例如变压器局部严重过热,电容器、电缆等设备过热,电机产生机械振动等故障,绝缘部分老化、变质,严重时候甚至设备损坏。

3.导致继电保护和自动装置误动或拒动,造成不必要的损失,谐波会使电气测量仪表测量不准确,造成计量误差。

另外,谐波还会产生对设备附近的通信系统产生干扰等其他危害。

既然谐波危害如此之大,那么谐波是如何产生的?又如何能减小它的影响和危害呢? 谐波来源

1、中频炉、电弧炉等设备是该地区谐波的主要来源

对该地区负荷进行分析,发现主要的原因是该地区特钢工业发达,中频炉、电弧炉等作为一类高效的加热源已经非常普及。电弧炉是利用电极物料间产生的电弧熔炼金属,因此,它的电流波形很不规则,含有多种谐波(2次到7次)以及间谐波,这是谐波的一个重要来源。而中频炉是工频电流整流后再变为中频,再利用电磁感应来熔炼金属,因此产生大量的高次谐波,其中以5次、7次、11次等奇次谐波为主。这正是该地区谐波的主要来源。

2、用户变压器群是该地区谐波的重要来源

一般情况下,三相变压器由于铁芯为“日”形状,中相比边相要短一半,因此,三个磁路的不对称引起变压器励磁电流中含有谐波分量。所以当对空载三相变压器加电压激励时,即使受电侧没有零序电流通路(中性点不接地或三角形接线),励磁电流中也会有谐波分量。虽然在实际运行时,这个谐波分量很小,但由于变压器绕组接法以及各绕组和电网各相的连接统一规定时,则各台变压器励磁电流里的同次谐波彼此叠加,形成了电网中谐波的又一重要来源。例如,在绝大多数配变中,都是Y,yn接线,变压器的中间的铁柱对应的线圈即中相接的都是B相,这样的统一接法,就为3、5、7等次谐波提供了一个分别互相叠加的条件。在该地区,现有35kV用户变压器5台,总容量400kVA,10kV用户变压器约800台,总容量330kVA.如此庞大的用户变群又成为了谐波的又一个重要来源。

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