电网电容器组的谐波谐振与谐波放大研究.pdf

电网电容器组的谐波谐振和谐波放大的研究 史承逵 滁州电业局 安徽滁州市239000 【摘要l 在电力系统运行着大量的并联电容器组一南于电容器的阻抗呈现容性，它与电力 系统中的谐波容易产生相互影响，发生谐波的并联谐振或串联谐振和电容器对谐波电流的谐波 放大，造成电容器和电气设备的损坏。因此研究和分析谐波对电容器的危害，认识电容器对 谐波电流的放大作用，合理地配置电容器和电抗器，避免电气参数匹配发生谐振，控制其谐 波电流放大。本文对此作了有益的探讨。 【关键词】 电容器 谐波谐振谐渡放大 1、前言 当电力系统向电同中的非线性电气设备及用电负载供电时，这些设备及负载在传递、变换、 吸收系统所供给的基波能量的同时，又把部分基波能撬转换为谐波能量，向系统注入大量的高 次谐波电流，使电阿的正弦波形严重畸变，这些产‘生高次谐波的电气设备和用电负载称为高次 谐波源或谐波源。 当一个谐波源在谐波频率情况下，激励一个感抗与容抗大小近似相等的电路，则该电路就 会发生谐波谐振。电容器的谐波容抗和系统谐波感抗的配合一将造成注入谐波的并联谐振或串 联谐振及谐波的成倍放大，使并联电容补偿装置中的电容器和串联电抗器产生谐波过电流、过 电压和过负荷，致使电容器异常发热。井使电容器的局部放电性能下降，加速绝缘介质的老 化，经过一段时间的积累，促使电容器和串联电抗器的损坏。同时使系统谐波水平升高一髟 响电同的安全经济运行。 2．电容器组的谐波谐振 在电力系统中，安装井联电容器组是为了改着功率因数，补偿无功功率，提高电压水平一 对于工频，系统的感抗一般比容抗小得多，即∞-1一≤：1／5J，C 因而不会发生谐振，但当系统中含有谐波分量时，系统阻抗发生了变化，在一定的参数配台 下，就可能发生谐振。 2．1电容器组的谐波并联谐振 当谐波源电流注入变电所母线时，在某 谐波频率下，就可能发生并联谐撮。(见图2-]) 设：I。～电网中谐波电流源 k一系统等值电感 C一系统等值电容。(变电所 补陛电容、变电所出线 C 电容和系统等值井联电容 之和) C 图2-1并联谐波原理图 Ir f，一工频频率，(I)，=2Ⅱf，一工频角频率，Uw=变电所母线额定电压，s。一系统短路容量， S。一等值电容的容量，U。一谐波电流注入点母线电压，f，一谐振频率，f。一n次谐波频率， u。一等值电路的并联谐振角频率，【I】。一n次谐波角频率 并联谐振是系统与并联电容器组产生的谐振，其谐振频率取决于系统电抗和电容器组参数 1 f。一一·√眵可E 2丁L 其谐振条什：1／(．】，C=urk 得 ∞。=1／佤 则8s=U3／∞1L。 8c=峭[．】1C ∞。=∞。．／g孤 f。=，／s孤 显然fn=fp就会发生并联谐振 设XLN=【I】。L。Xcn=1／∞。C 则等值谐波电抗X。=X。。x。。／X。。一X。。 U。=I。X。 谐波支路中电流分别为：I。=I。X。肛。。 1。=I。X。Ⅸ。。 当f。=f。时，XI一。≈x…X。很大，变电所母线的谐波电压将很高，同时谐振支路中电流也很 大。并联谐振是谐波电压谐振，并联谐振引起的过电压和过电流引起过负荷，将增大损耗， 损坏设备，它的危害是很大的。其特点是：谐振时，等效阻抗对谐波呈现极大的阻抗，公共 连接点的谐波电压大幅度增大，会使3次、7次或11次的谐波电压严重放大，谐波电压超标， 电容器组支路的谐波电流大幅度增加，在3次背景谐波很小的情况下，也可以引发谐振。 2．2电容器组的谐波串联谐振 当变电所靠近大的谐波源时，将可能发生串联谐振，