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        電容器無(wú)功補償中諧波治理

        電容器無(wú)功補償中諧波治理

        電容器無(wú)功補償中諧波治理

        在用并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補償的供電系統中電網(wǎng)以感抗為主電容器支路以容抗為主。在工頻條件下并聯(lián)電容器的容抗比系統的感抗大得多,可發(fā)出無(wú)功功率對電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補償。但在沒(méi)有諧波治理背景的系統中大量的非線(xiàn)性負荷會(huì )產(chǎn)生大量的諧波電流注入電網(wǎng),對這些諧波頻率而言,電網(wǎng)感抗顯著(zhù)增加而補償系統容抗顯著(zhù)減小導致諧波電流大部分流入電容器支路,若此時(shí)電容器的運行電流超過(guò)其額定電流的1.3倍,電容器將會(huì )因過(guò)流而產(chǎn)生故障。

        諧波源有兩種一種是諧波電流源,這些用電設備中的諧波含量取決于它自身的特性和工作狀況基本上與供電系統參數無(wú)關(guān)。另外一種是諧波電壓源。發(fā)電機在發(fā)出基波電勢的同時(shí)也會(huì )有諧波電勢產(chǎn)生,其諧波電勢大小主要取決于發(fā)電機本身的結構和工作狀況。實(shí)際上,在電網(wǎng)中運行的發(fā)電機和變壓器等電力設備,輸出的諧波電勢分量很小幾乎可以忽略。因此,在供電系統中存在并實(shí)際發(fā)生作用的諧波源,主要是諧波電流源。諧波治理針對無(wú)功補償系統的調諧頻率,如果電網(wǎng)中存在該特定頻率的諧波電流源則該諧波將直接被放嚴重時(shí)還會(huì )發(fā)生并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振。系統諧振將導致諧波電壓和電流明顯地高于在無(wú)諧振情況下出現的諧波電壓和電流。

        一、諧波與串聯(lián)諧振

        當上上等電網(wǎng)系統電壓波形嚴重畸變時(shí)此時(shí)的諧波源相當于一個(gè)很大的電壓源。諧波電壓將在變壓器的感抗和電容器的容抗間形成串聯(lián)回路。當感抗和容抗相等時(shí),將形成串聯(lián)諧振。此時(shí)諧波電壓將在串聯(lián)回路上形成強大的電流直接流經(jīng)補償電容器使電容器因過(guò)流而迅速故障。

        二、諧波與并聯(lián)諧振

        當電網(wǎng)中的諧波主要由非線(xiàn)性用電負荷產(chǎn)生時(shí),此時(shí)的諧波源可看作一個(gè)很大的電流源,其產(chǎn)生的諧波電流加在系統感抗和電容器的容抗之間,形成并聯(lián)回路。當電網(wǎng)阻抗和電容器阻抗相等時(shí),將形成并聯(lián)諧振。此時(shí),即使系統中的N次諧波電流不大,流入電容器的N次諧波電流也將會(huì )很大(理論上為無(wú)窮大,實(shí)際上,由于存在電阻,諧波電流為一很大的有限值),被放大的諧波電流流經(jīng)電容器時(shí)可導致其內部組件過(guò)熱而出現故障。

        KYLB無(wú)源濾波器是傳統的進(jìn)行無(wú)功補償諧波治理的方法,具有投資少、效率高、結構簡(jiǎn)單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點(diǎn)因此被廣泛采用。但是KYLB無(wú)源濾波器的濾波性能受系統和負載參數的影響較大,易于與系統發(fā)生并聯(lián)諧振,導致諧波放大從而使濾波器過(guò)載甚至燒毀,另外它只能消除特定次的諧波,動(dòng)態(tài)性能相對較差,無(wú)功補償效果也不是很理想。為此,急需開(kāi)發(fā)出新的裝置來(lái)彌補上述缺陷。

        由以上分析可見(jiàn)在有諧波治理背景的供電系統中單獨使用電容器進(jìn)行無(wú)功補償時(shí)若發(fā)生并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振大部分諧波電流將流隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展,用晶閘管實(shí)現的KYYLB靜止無(wú)功補償裝置因其優(yōu)良的性能而被廣泛應用。例如,有一種兼有諧波治理功能的KYYLB動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補償裝置叫做晶閘管投切電容器TSC這種裝置性能良好,被很多場(chǎng)**用,但線(xiàn)路組成比較復雜,故障點(diǎn)多,維護量相對較大。該裝置根據局部電網(wǎng)*低功率因數設置固定電容器,根據諧波的階次由電抗器串聯(lián)固定電容器組成LC諧波吸收回路根據電網(wǎng)功率因數變化量來(lái)調節相控電抗器的大小實(shí)現局部電網(wǎng)無(wú)功補償諧波治理。相對TSC來(lái)說(shuō),該裝置線(xiàn)路簡(jiǎn)單,故障率低,運行也較穩定,值得推廣。

        對于系統中常見(jiàn)的主要的諧波,可接近諧振并呈現很低的阻抗,使諧波電流流入濾波器,從而可同時(shí)達到無(wú)功補償和濾除諧波的目的。由于系統中存在的諧波電流通常有多個(gè)頻率,若采用單調諧濾波器來(lái)濾除諧波,則需安裝多個(gè)濾波器。此時(shí)需注意,在投切濾波器時(shí),必須從低次向高次逐次投入,而在切除時(shí)則必須從高次向低次依次切除。否則,不僅不能達到抑制諧波電流的作用,反而會(huì )將其放大。研究表明,該裝置結構簡(jiǎn)單,易于實(shí)現,有實(shí)際應用和推廣價(jià)值。近來(lái)又開(kāi)發(fā)出一種新型無(wú)功補償諧波治理裝置——晶閘管投切濾波器。它兼有傳統TSC和電力濾波器的優(yōu)點(diǎn),并且可抑制因負載變動(dòng)而引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)。在基波頻率下,TSF的基波阻抗呈容性,可向系統輸出無(wú)功功率,并且其大小可通過(guò)晶閘管進(jìn)行調節。

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